基于EMD的齿轮故障诊断技术研究

发布时间：2017-05-31 12:08

  本文关键词：基于EMD的齿轮故障诊断技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮传动是机械传动的主要形式。作为机械设备必不可少的基础件,它的质量及性能决定着整台机器的性能指标,它的健康状态对设备的运转起着重要的作用。齿轮如果失效,将会引起整台机器的失效。基于此,本文将对齿轮的故障特征提取技术进行改进以实现齿轮的故障诊断研究。传统的诊断方法对于非平稳振动信号的分析效果不太明显。经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)方法是把复杂的振动信号分解为有限个本征模函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF)之和,得到的本征模函数包含真实的物理信息,而且都是平稳的,该方法能够实现通过频域的分析,得到故障特征信号。针对传统的滤波去噪方法的不足,本文采用经验模态分解法对数据信号在预处理阶段进行去噪处理,该方法可有效消除噪声干扰。本文针对齿轮故障进行诊断研究,采用基于经验模态分解的方法对采集到的振动信号进行处理,实现故障诊断。针对经验模态分解过程中由于利用三次样条插值法构造包络线而引起的端点效应问题,本文通过对周期延拓法、极值点对称延拓法和镜像延拓法的研究,分析抑制端点效应的效果。本文提出基于经验模态分解和自适应滤波分解(Adaptive Filtering Decomposition,简称AFD)的方法进行故障特征提取,既可利用经验模态分解法使非平稳信号平稳化的优点,也可利用自适应滤波分解法简单、可改善边界摆动的特点。最后,采用QPZZ—Ⅱ旋转机械振动模拟实验平台,通过更换有缺陷的齿轮,分别实现齿轮的断齿故障、裂纹故障和磨损故障,对本文提出的方法进行验证。试验结果表明,本文方法能够有效地提取故障特征,实现齿轮的故障诊断。
【关键词】：齿轮 特征提取 故障诊断 经验模态分解 自适应滤波分解
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 齿轮故障诊断的背景及意义8-9
• 1.2 齿轮故障诊断的发展及研究现状9-10
• 1.3 本文主要研究内容10-12
• 第二章 齿轮故障机理及常用振动检测分析方法12-26
• 2.1 齿轮的典型故障形式及振动信号特征12-16
• 2.1.1 齿轮断裂12-13
• 2.1.2 齿面磨损13-14
• 2.1.3 齿面疲劳14
• 2.1.4 齿面塑性变形14-15
• 2.1.5 齿面胶合15-16
• 2.2 齿轮的振动机理16-17
• 2.2.1 基本参数及固有特性16-17
• 2.2.2 噪声产生机理17
• 2.3 齿轮的振动特征17-20
• 2.3.1 啮合频率及各次谐波17-18
• 2.3.2 调制现象及边频带18-19
• 2.3.3 齿轮故障的频谱特征19-20
• 2.3.4 其它成分20
• 2.4 常用振动检测方法20-25
• 2.4.1 时域分析法20-22
• 2.4.2 频域分析法22-23
• 2.4.3 倒频谱分析23
• 2.4.4 时频分析法23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 EMD方法研究26-35
• 3.1 EMD的基本概念26-28
• 3.1.1 瞬时频率26-27
• 3.1.2 本征模函数27-28
• 3.2 EMD的基本原理28-34
• 3.2.1 三次样条插值法28-29
• 3.2.2 EMD算法原理29-31
• 3.2.3 EMD的性质31-32
• 3.2.4 Hilbert-Huang基本理论32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 基于EMD的去噪和端点问题的处理35-42
• 4.1 去噪预处理35-37
• 4.1.1 传统FFT滤波去噪方法35
• 4.1.2 EMD的去噪方法35-37
• 4.1.3 实验对比分析37
• 4.2 端点效应原理37-38
• 4.3 端点效应处理方法38-41
• 4.3.1 信号序列周期延拓38-39
• 4.3.2 极值点对称延拓39-40
• 4.3.3 镜像延拓40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 基于EMD的齿轮故障诊断实验分析42-54
• 5.1 EMD-AFD算法分析42-45
• 5.1.1 AFD算法描述42-43
• 5.1.2 AFD自适应收敛性43-44
• 5.1.3 EMD-AFD算法原理44-45
• 5.2 故障模拟实验平台45-46
• 5.3 基于EMD-AFD算法的齿轮故障诊断分析46-53
• 5.3.1 正常信号分析47-48
• 5.3.2 断齿故障诊断分析48-50
• 5.3.3 裂纹故障诊断分析50-51
• 5.3.4 磨损故障诊断分析51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-58
• 发表文章目录58-59
• 致谢59-60

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