亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Envelope函數(shù)與Chebyshev濾波的滾動(dòng)軸承故障診斷

        2019-05-07 12:41:04尹學(xué)慧黃晉英張占一侯堯花郝高巖
        關(guān)鍵詞:故障診斷信號(hào)

        尹學(xué)慧,黃晉英,張占一,侯堯花,郝高巖

        (1.中北大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,太原 030051;2.北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所,北京 100085)

        0 引言

        滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中關(guān)鍵的部件,也是故障多發(fā)部件,在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下,滾動(dòng)軸承更多受到動(dòng)載、偏載的沖擊和轉(zhuǎn)速多變的影響。傳統(tǒng)的基于振動(dòng)測(cè)試的滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)設(shè)定的工況通常是定載、轉(zhuǎn)速。然而,不少重要設(shè)備使用的滾動(dòng)軸承往往并非是在定載荷、定轉(zhuǎn)速的工況下,例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)的增速箱的軸承[1],直升機(jī)的變速箱的軸承,生產(chǎn)制造業(yè)負(fù)荷調(diào)節(jié)的生產(chǎn)線上使用的軸承等都是運(yùn)行在變工況下。傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障診斷方法難以對(duì)變工況下的滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和有效的識(shí)別。

        針對(duì)變工況滾動(dòng)軸承故障診斷,姜戰(zhàn)偉等提出一種基于Envelope函數(shù)和契比雪夫包絡(luò)特征提取方法。為解決變速滾動(dòng)軸承故障診斷中特征提取較難的問(wèn)題,首先需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行POVMD分解,最后對(duì)平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行估計(jì)重采樣[2-3]。楊武成等提出階次跟蹤和Hilbert包絡(luò)解調(diào)在滾動(dòng)軸承故障診斷,Hilbert不是適合所有信號(hào),有時(shí)對(duì)包絡(luò)信號(hào)的要求也不完全相同[4]。Borghesanin等提出了一種新的在變工況下滾動(dòng)軸承故障分析包絡(luò)方法RS-SES,即先求包絡(luò)信號(hào)再在角度域重采樣。該方法對(duì)信號(hào)的重采樣有很高的計(jì)算效率和有效性,但對(duì)頻率重采樣需要湊式和更多的經(jīng)驗(yàn)[5]??岛S⒌冗\(yùn)用了階比跟蹤算法,把時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)成角度信號(hào)以此研究分析變轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷,主要采用了計(jì)算階比跟蹤法( Computed Order Tracking,COT),將對(duì)角度信號(hào)進(jìn)行分析,研究變速過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷[6-7]。

        針對(duì)變載荷或變轉(zhuǎn)速等變工況下振動(dòng)信號(hào)非平穩(wěn)特性的特點(diǎn),提出了一種基于Envelope函數(shù)與包絡(luò)階次譜的變工況下滾動(dòng)軸承故障診斷方法,Envelope函數(shù)是用求信號(hào)中極值的方法求出極大值和極小值,通過(guò)內(nèi)插(用inter1函數(shù))進(jìn)而計(jì)算出信號(hào)的上、下包絡(luò)曲線[8-9]。并通過(guò)與傳統(tǒng)的基于Hilbert 變換的包絡(luò)階次對(duì)比,說(shuō)明本方法的特點(diǎn)及有效性,最后應(yīng)用于滾動(dòng)軸承故障診斷。

        1 切比雪夫?yàn)V波

        切比雪夫?yàn)V波器有兩種類型:切比雪夫Ⅰ型、和切比雪夫Ⅱ型。切比雪夫?yàn)V波器具有波動(dòng)性,切比雪夫Ⅰ型濾波器在通帶中具有等波紋響應(yīng),而切比雪夫Ⅱ型濾波器在阻帶中有等波紋響應(yīng)。等波紋特性比單調(diào)特性的濾波器具有較低的階次。因此,對(duì)于相同的指標(biāo),切比雪夫?yàn)V波器比巴特沃斯濾波器的階數(shù)低[10-11]。決定濾波器好壞的一個(gè)重要參數(shù)即為濾波器的階數(shù)。一般在滿足性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上,濾波器的階數(shù)應(yīng)該盡可能小,以提高運(yùn)算速度的要求[12-13]。

        Ⅰ型切比雪夫?yàn)V波器最為常見(jiàn)。N階第一類切比雪夫?yàn)V波器的幅度與頻率關(guān)系可用下列公式表示[14-15]:

        (1)

        (2)

        其遞推公式為:

        (3)

        (4)

        (5)

        對(duì)式(1)兩端同時(shí)平方,得切比雪夫Ⅰ型低通濾波器幅度平方特性為[17]:

        (6)

        切比雪夫Ⅱ型低通濾波器的幅度平方特性為:

        (7)

        根據(jù)式(1)和切比雪夫多項(xiàng)式的性質(zhì),N階歸一化低通切比雪夫?yàn)V波器具有下列基本特征:

        (1)當(dāng)ω=0,N為偶數(shù)時(shí),|Hc1(ejw)|2=1-δ1,N為奇數(shù)時(shí),|Hc1(ejw)|2=1

        (2)當(dāng)ω=ωc時(shí),無(wú)論N為奇數(shù)還是偶數(shù),都有|Hc1(ejw)|2=1-δ1,所以ωc為切比雪夫?yàn)V波器的通帶截止頻率。

        (4)當(dāng)ω≥ωc時(shí),|Hc1(ejw)|2會(huì)隨著ω的增大迅速單調(diào)遞減到0。

        2 仿真信號(hào)包絡(luò)階次分析

        以下用含有直流分量的仿真信號(hào)說(shuō)Envelope函數(shù)包絡(luò)的特性,并與Hilbert變換進(jìn)行對(duì)比。仿真信號(hào)為變頻調(diào)制信號(hào)公式如下:

        y(t)=t×sin(20πt2×5.2)×cos(2πt×350)+0.5

        信號(hào)采樣頻率設(shè)置為4096 Hz,高頻載波信號(hào)為350 Hz,變頻信號(hào)頻率從1s內(nèi)由0Hz線性遞增變到10Hz,模擬變載,變頻,含直流分量的仿真信號(hào)如圖1所示。

        圖1 原始信號(hào)及鍵相脈沖

        對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行Hilbert變換結(jié)果如圖2所示。

        圖2 Hilbert包絡(luò)

        可以看出,通過(guò)Hilbert函數(shù)求信號(hào)得的包絡(luò)似乎不是信號(hào)包絡(luò),而是原有的信號(hào),之所以這樣不理想的信號(hào)包絡(luò)線是直流分量造成的。

        仿真結(jié)果分析說(shuō)明如果信號(hào)中有直流分量,需要對(duì)信號(hào)先消除直流分量或?yàn)V波再求出信號(hào)的包絡(luò)線如圖3,再在包絡(luò)線上疊加直流分量恢復(fù)原始信號(hào)的包絡(luò)線。然而,實(shí)際實(shí)驗(yàn)中,由于工作環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件的原因,很難保證信號(hào)中不存在趨勢(shì)項(xiàng), Hilbert包絡(luò)線不一定適用于所有信號(hào),有時(shí)對(duì)包絡(luò)線的要求也不完全相同,以下用Envelope函數(shù)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行包絡(luò),結(jié)果如圖4所示。

        圖3 去直流分量的 Hilbert包絡(luò)

        圖4 Envelope函數(shù)包絡(luò)

        通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)兩種包絡(luò)結(jié)果對(duì)比可以看出,在變工況情況下,未消除趨勢(shì)項(xiàng)的Hilbert變換包絡(luò)結(jié)果不能將原始信號(hào)包絡(luò)出來(lái),基本就是原始信號(hào);去直流分量的Hilebert包絡(luò)計(jì)算完后,需要對(duì)其包絡(luò)信號(hào)加上直流部分,然而從包絡(luò)的幅值可以看出,Hilbert包絡(luò)結(jié)果并不是很完整,需要對(duì) 原始信號(hào)進(jìn)行濾波處理,且也漏掉了信號(hào)中的很多重要信息,并不是理想結(jié)果;而用Envelope函數(shù)包絡(luò)仿真信號(hào),可以不用消除信號(hào)中的直流成分,避免了趨勢(shì)項(xiàng)的問(wèn)題,能更準(zhǔn)確的得到包絡(luò)信號(hào)的信息。

        下面對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行Hilbert包絡(luò)和Envelope函數(shù)包絡(luò)的結(jié)果進(jìn)行階次分析。

        調(diào)制信號(hào)的Envelope函數(shù)包絡(luò)和Hilbert變換包絡(luò)的階次譜如圖5和圖6所示,仿真信號(hào)對(duì)應(yīng)的理論階次為5.2,兩種包絡(luò)方法在未經(jīng)濾波和去直流風(fēng)量處理的情況下,調(diào)制階次5.215均被成功解調(diào)出來(lái)。消除趨勢(shì)項(xiàng)的Hilbert變換包絡(luò)階次譜如圖7所示。從圖5和圖6兩種階次譜對(duì)比可以看出,未消除趨勢(shì)項(xiàng)的信號(hào),經(jīng)過(guò)Hilbert變換包絡(luò)后,包絡(luò)信號(hào)基本接近原始信號(hào),導(dǎo)致其階次譜中階次成分較多,使得階次成分有很大的不確定性,影響對(duì)軸承故障頻率分析,診斷效果較差;而未消除趨勢(shì)項(xiàng)的Envelop函數(shù)包絡(luò),其階次譜中只有單一的階次成分,便于故障分析。

        圖5 基于Envelope函數(shù)的包絡(luò)階次

        圖6 基于Hilbert變換的信號(hào)包絡(luò)階次

        圖7 消除趨勢(shì)項(xiàng)的Hilbert變換包絡(luò)階次

        3 變工況下Envelope函數(shù)包絡(luò)的應(yīng)用

        包絡(luò)階次主要分為求信號(hào)的包括值和角度域重采樣兩部分,本文選用Envelope函數(shù)包絡(luò),其包絡(luò)、階次流程如圖8所示。

        圖8 流程圖

        采集儀圖9a型號(hào)為INV3062-c1(s),用圖9b中9822 ICP型加速度傳感器測(cè)量軸承振動(dòng)信號(hào),采用圖9c光電速度傳感器計(jì)算速度脈沖,實(shí)驗(yàn)臺(tái)為圖9d的1612多功能轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái),軸承故障類型為內(nèi)圈有裂紋,原始信號(hào)為從0~30s加速再減速的過(guò)程如圖10所示。

        (a) 采集儀 (b) 加速度傳感器

        (c) 光電傳感器 (d) 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 圖9 實(shí)驗(yàn)器材

        (a) 原始信號(hào)波形

        (b) 原始信號(hào)轉(zhuǎn)速曲線 圖10 原始信號(hào)及轉(zhuǎn)速曲線

        從原始信號(hào)截取5s~10s數(shù)據(jù),截?cái)嗪髷?shù)據(jù)從0s開(kāi)始 電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?40轉(zhuǎn)~1400轉(zhuǎn),其中,采樣頻率為20.48kHz,故障軸承型號(hào)為6200Z 深溝球軸承,波形如圖11所示,根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)可以看出,時(shí)域波形的振幅大體上經(jīng)歷了由小變大的過(guò)程。

        (a) 截?cái)嗪蟮恼駝?dòng)信號(hào)

        (b) 截?cái)嗪蟮霓D(zhuǎn)速信號(hào) 圖11 截?cái)嘈盘?hào)及轉(zhuǎn)速曲線

        為驗(yàn)證Envelope函數(shù)包絡(luò)方法的有效性,下面分別,首先內(nèi)圈故障信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)及亂,為避免角度域重采樣頻率過(guò)小產(chǎn)生階次混疊,再對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行低通濾波,濾波方法均采用切比雪夫低通濾波,提高信噪比,并有效抑制了轉(zhuǎn)速變化引起幅值波動(dòng),以減小對(duì)后續(xù)故障階次分析的影響。

        圖12 基于Envelope函數(shù)包絡(luò)階次

        圖13 基于Hilbert變換的包絡(luò)階次

        4 結(jié)論

        針對(duì)變工況滾動(dòng)軸承故障診斷中由速度或載荷波動(dòng)引起信號(hào)的趨勢(shì)項(xiàng)問(wèn)題,采用了基于Evelope函數(shù)包絡(luò)和切比雪夫?yàn)V波相結(jié)合的方法。通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)和實(shí)驗(yàn)信的兩種包絡(luò)階次分析方法對(duì)比,得到以下結(jié)論:

        (1)仿真和實(shí)驗(yàn)分析表明:在變工況下Envelope函數(shù)包絡(luò)法能夠在一定條件下,將低階變頻信號(hào)解調(diào)出;

        (2)切比雪夫低通濾波可明顯抑制轉(zhuǎn)速波動(dòng)引起的振動(dòng)趨勢(shì)變化,提高了信噪比,有利于變速工況下的滾動(dòng)軸承故障診斷;

        (3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,基于切比雪夫?yàn)V波和Envelope函數(shù)包絡(luò)階次的特征提取方法可以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障診斷,是一種有效的變速工況故障診斷方法。

        猜你喜歡
        故障診斷信號(hào)
        信號(hào)
        鴨綠江(2021年35期)2021-04-19 12:24:18
        凍干機(jī)常見(jiàn)故障診斷與維修
        完形填空二則
        孩子停止長(zhǎng)個(gè)的信號(hào)
        基于量子萬(wàn)有引力搜索的SVM自駕故障診斷
        基于LabVIEW的力加載信號(hào)采集與PID控制
        因果圖定性分析法及其在故障診斷中的應(yīng)用
        一種基于極大似然估計(jì)的信號(hào)盲抽取算法
        基于LCD和排列熵的滾動(dòng)軸承故障診斷
        基于WPD-HHT的滾動(dòng)軸承故障診斷
        美女被黑人巨大入侵的的视频| 欧美在线综合| 欧美破处在线观看| 美国黄色av一区二区| 人人妻人人澡人人爽人人dvd| 亚洲色欲色欲综合网站| 日韩欧美国产丝袜视频| 国产一区二区av在线观看| 日韩精品亚洲一区二区| 成人三级a视频在线观看| 亚洲精品综合第一国产综合| 人妻免费黄色片手机版| 久久精品国产亚洲av天| 黄网站欧美内射| 国产福利片无码区在线观看| 日本一区二区三区精品不卡| 蜜桃av精品一区二区三区| 欧美人与动牲猛交xxxxbbbb| 久久中文字幕久久久久| 亚洲a级视频在线播放| 亚洲av无码电影在线播放| 亚洲不卡中文字幕无码| 99热高清亚洲无码| 国产老熟女精品一区二区| 亚洲综合激情五月丁香六月| 在线不卡av天堂| 蜜桃一区二区三区在线视频| 80s国产成年女人毛片| 精品福利视频一区二区三区| 中文字幕大乳少妇| 日本一区二区在线免费看| 国产伦理一区二区| 亞洲綜合一區二區三區無碼| 中文字幕被公侵犯的丰满人妻| 丝袜人妻一区二区三区| 国产精品毛片无码| 久久久久无码精品国| 亚洲天堂av中文字幕在线观看| 毛片a级毛片免费观看| ZZIJZZIJ亚洲日本少妇| 亚洲国产一区一区毛片a |