基于EMD包絡(luò)功率譜滾動軸承故障診斷

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1、基于EMD的包絡(luò)功率譜滾動軸承故障診斷摘要本文簡要介紹了滾動軸承的故障特征及判定方法，并基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD(EmpiricalModeDecomposition)與功率譜相結(jié)合的方法。將原始信號分解成不同尺度的固有模態(tài)函數(shù)IMF(IntrinsicModeFunction),求取IMF分量的包絡(luò),計算其包絡(luò)功率譜,得到軸承的故障特征頻率，進行診斷。關(guān)鍵詞：滾動軸承；故障診斷；EMD；包絡(luò)功率譜AbstractThispaperbrieflyintroducesthemethodofjudgingandfaultfeaturesofrollingbe

2、aring,andbasedonempiricalmodedecompositionEMD(EmpiricalModeDecomposition)methodcombinedwithpowerspectrum.TheoriginalsignalisdecomposedintodifferentscalesofintrinsicmodefunctionIMF(IntrinsicModeFunction),theenveloptakeIMFcomponents,calculatetheenvelopepowerspectrum,getthefaultcha

3、racteristicfrequencyofbearing,diagnosis.Keywords：rollingbearing;faultdiagnosis;EMD;envelopepowerspectrum1、概述滾動軸承是大部分旋轉(zhuǎn)機械的重要組成部分，具有效率高、摩擦阻力小、裝配方便、潤滑易實現(xiàn)等優(yōu)點而應(yīng)用廣泛。滾動軸承同時又是是旋傳機械屮較為薄弱的部分，在止常工作條件下工作一段時間總會出現(xiàn)各種類型的失效。由于發(fā)現(xiàn)不及吋引起設(shè)備停機獲設(shè)備損壞，造成了生產(chǎn)商的巨大損失。因此，軸承故障診斷分析顯得十分必要。滾動軸承是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四種零部

4、件組成。滾動軸承故障診斷分析，是根據(jù)滾動軸承運行時產(chǎn)生的不同的信號包含對機械狀態(tài)識別與診斷非常有用的各種信息。有效地分析、處理這些信息，建立它們和設(shè)備運行狀態(tài)Z間的聯(lián)系，是設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)。滾動軸承在運行過程屮由于各種原因產(chǎn)生I?分復(fù)雜的振動信號。為了確定滾動軸承的故障，通常要從振動信號的幅域、時域和頻域等多角度去分析，得出準(zhǔn)確結(jié)論需要進行多方而的驗證。本文從頻域分析角度作功率譜，進而分析滾動軸承的工作情況。相對判定標(biāo)準(zhǔn)：相對判定標(biāo)準(zhǔn)是指對軸承的同一部位定期進行振動檢測，通過功率譜分析，以軸承無故障情況下的功率譜為基準(zhǔn),根據(jù)譜峰頻率來進行判斷。2、E

5、MD及功率譜基本原理(1)EMD利用EMD方法對非線性、非平穩(wěn)信號的分解獲得一系列表征信號特征間尺度的固有模態(tài)函數(shù)IMF(IntrinsicModeFunction),使得各個IMF是單分量的幅值或頻率調(diào)制信號.IMF耍滿足2個條件：①整個數(shù)據(jù)序列的極值點與過零點的個數(shù)相等或最多相茅一個；②在任意時刻，由局部極大值點形成的上包絡(luò)與由局部極小值點形成的下包絡(luò)的均值為零。這2個條件實際上使得分解得到的IMF是窄帶信號。同吋,EMD分解方法還建立在以下假設(shè)上：①信號至少有2個極點，一個最大值和一個最小值;②特征時間尺度通過2個極值點Z間的時間定義；③若數(shù)據(jù)缺

6、乏極值點但冇形變點，則可通過微分?jǐn)?shù)據(jù)一次或幾次獲得極值點，然后再通過積分來獲得分解結(jié)果。對任意一個實信號x(t)進行EMD的具體步驟是：1)確定x(t)±的所有極大值點和極小值點，然后，將所有極大值點和所有1、概述滾動軸承是大部分旋轉(zhuǎn)機械的重要組成部分，具有效率高、摩擦阻力小、裝配方便、潤滑易實現(xiàn)等優(yōu)點而應(yīng)用廣泛。滾動軸承同時又是是旋傳機械屮較為薄弱的部分，在止常工作條件下工作一段時間總會出現(xiàn)各種類型的失效。由于發(fā)現(xiàn)不及吋引起設(shè)備停機獲設(shè)備損壞，造成了生產(chǎn)商的巨大損失。因此，軸承故障診斷分析顯得十分必要。滾動軸承是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四種零部件

7、組成。滾動軸承故障診斷分析，是根據(jù)滾動軸承運行時產(chǎn)生的不同的信號包含對機械狀態(tài)識別與診斷非常有用的各種信息。有效地分析、處理這些信息，建立它們和設(shè)備運行狀態(tài)Z間的聯(lián)系，是設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)。滾動軸承在運行過程屮由于各種原因產(chǎn)生I?分復(fù)雜的振動信號。為了確定滾動軸承的故障，通常要從振動信號的幅域、時域和頻域等多角度去分析，得出準(zhǔn)確結(jié)論需要進行多方而的驗證。本文從頻域分析角度作功率譜，進而分析滾動軸承的工作情況。相對判定標(biāo)準(zhǔn)：相對判定標(biāo)準(zhǔn)是指對軸承的同一部位定期進行振動檢測，通過功率譜分析，以軸承無故障情況下的功率譜為基準(zhǔn),根據(jù)譜峰頻率來進行判斷。2、EM

8、D及功率譜基本原理(1)EMD利用EMD方法對非線性、非平穩(wěn)信號的分解獲得一系列表征信號特征間