基于Hilbert-Huang变换的齿轮箱故障诊断方法研究

发布时间：2017-04-24 05:13

  本文关键词：基于Hilbert-Huang变换的齿轮箱故障诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮箱是众多机械设备中连接和传递动力的部件,齿轮磨损、裂纹、断齿等故障会导致机器运转异常,因此对齿轮箱故障进行准确、及时的监测和诊断是非常有必要的。由于齿轮振动信号呈现非平稳、非线性的特性,并且齿轮出现故障时常伴随着较强的背景噪声,会影响齿轮箱故障诊断的准确性。本文提出一种基于EMD分解和自相关函数相结合的方法对采集的振动信号降噪处理方法,运用Hilbert-Huang变换方法可以根据信号特征进行自适应的分解,有效的提取故障特征频率,通过分析Hilbert谱图和边际谱图实现齿轮的故障进行诊断分析。 本文主要的研究内容和结果包括： (1)研究了齿轮常见损伤形式及其产生原因,根据齿轮故障征兆分析了故障检测参数的有效性；基于齿轮产生故障时出现的啮合频率调制现象和边频带分布特点,得到了齿轮典型故障和相应的振动信号特征频率之间的关系。 (2)为了抑制齿轮故障信号中噪声的干扰,突出故障特征频率,提出了基于相关分析和EMD结合的降噪方法,通过对加噪平稳信号和加噪非平稳信号的仿真实验测试,证明了此降噪方法的有效性,与EMD降噪相比此方法的降噪效果更好。 (3)运用Hilbert-Huang变换方法分析振动信号。在实验台上分别对齿轮齿面磨损、齿轮裂纹、轮齿折断三种故障进行齿轮箱故障诊断分析。综合对比振动信号的时域波形,幅值谱,Hilbert谱,边际谱等获得故障特征频率及其附近调制边频带特征,成功完成齿轮箱故障诊断,表明Hilbert-Huang变换方法非常适合齿轮箱故障诊断。
【关键词】：齿轮箱 故障诊断 信号降噪 Hilbert-Huang变换
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TH165.3
【目录】：

• 目录5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 附表索引10-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 齿轮及齿轮箱故障诊断的研究背景和意义11-12
• 1.2 齿轮及齿轮箱故障诊断技术的发展与研究现状12-13
• 1.3 故障诊断中信号处理方法发展概况13-15
• 1.4 信号去噪的研究意义及传统降噪方法15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 齿轮常见失效形式及故障的频谱特征18-29
• 2.1 齿轮常见失效形式和故障检测方法18-20
• 2.1.1 齿轮常见失效形式及其产生原因18-19
• 2.1.2 齿轮故障常用检测方法及其有效性19-20
• 2.2 齿轮振动机理分析20-21
• 2.3 齿轮产生故障时的调制现象和边频带分布特点21-25
• 2.3.1 齿轮振动信号的啮合频率调制现象21-24
• 2.3.2 齿轮振动信号中的其他成分24-25
• 2.4 齿轮箱典型故障及其振动信号特征25-28
• 2.4.1 齿轮典型故障的振动信号特征25-27
• 2.4.2 齿轮振动特征频率的计算27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 Hilbert-Huang变换方法29-40
• 3.1 内禀模态函数29-30
• 3.2 经验模态分解(EMD)方法30-35
• 3.3 Hilbert谱和Hilbert边际谱35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于EMD方法的滤波降噪研究40-53
• 4.1 相关分析及自相关函数的性质40-41
• 4.2 以EMD为基础的滤波降噪方法41-43
• 4.3 基于EMD分解和自相关函数特性的降噪方法43-45
• 4.4 仿真实验45-52
• 4.5 本章总结52-53
• 第5章 齿轮箱故障诊断实验53-66
• 5.1 齿轮箱故障诊断实验台设计方案53-54
• 5.2 齿轮箱故障诊断实验54-65
• 5.2.1 齿轮磨损故障实验54-57
• 5.2.2 齿轮裂纹故障实验57-63
• 5.2.3 齿轮轮齿折断故障实验63-65
• 5.3 本章总结65-66
• 总结与展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：323642