基于EEMD和MCKD的柔性薄壁轴承故障特征提取

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精密柔性薄壁轴承是谐波减速器的核心部件之一,其工作的稳定性决定谐波减速器的性能,因此,针对柔性薄壁轴承开展故障诊断方法的研究尤为重要。与普通滚动轴承不同,由于柔性薄壁轴承安装在椭圆轴上,工作时节径是变化的,故其故障特征频率存在时变特性,并且在无故障的情况下也会产生周期性的冲击成分,使得轴承发生故障时,其弱故障冲击会淹没其中,大大增加了提取的难度。为此,本文以柔性薄壁轴承为研究对象,研究振动信号故障特征提取方法。论文研究内容如下:(1)根据柔性薄壁轴承的运动学原理,推导了柔性薄壁轴承内圈、外圈和滚动体故障特征频率计算公式。论述了模拟柔性薄壁轴承实际工况的振动信号采集装置,并对柔性薄壁轴承振动信号特点进行了分析。(2)根据柔性薄壁轴承损伤信号特点,提出基于综合指标的集成经验模态分解方法(EEMD)。使用峭度、故障特征比和相关峭度三者乘积得到的综合指标筛选IMF分量,重构故障特征信号。运用此方法应用于实际柔性薄壁轴承故障特征信号,清晰提取出了柔性薄壁轴承内外圈故障特征频率,效果优于普通EEMD方法。(3)针对柔性薄壁轴承弱故障冲击容易淹没在背景干扰成分中导致难以提取的问题,研究并改进最大相关峭度解卷积方法(MCKD),提高计算精度。并使用改进的MCKD方法处理柔性薄壁轴承故障信号,结果表明改进MCKD算法可从复杂背景干扰信号中提取故障特征,有效抑制噪声成分,提取效果优于普通MCKD方法。(4)最后,分析EEMD和MCKD两种算法的特点,针对基于综合指标的EEMD方法重构信号有时容易漏选含有冲击成分的IMF,提出基于峭度的EEMD-MCKD故障特征提取方法。以故障特征比和相关峭度为指标,结果表明此方法能更完整地提取信号中的故障特征,优于基于综合指标的EEMD算法。
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