基于LMD的多尺度形态学在齿轮故障诊断中的应用.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第 ３３ 卷第 １９ 期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．１９ ２０１４　  基于 ＬＭＤ 的多尺度形态学在齿轮故障诊断中的应用 侯高雁，吕　勇，肖　涵，郝志强 （武汉科技大学 机械自动化学院，武汉　４３００８１） 　　摘　要：数学形态学是一种非线性、非平稳分析方法，具有很强的抑制脉冲干扰的能力，但滤除白噪声的能力却不 行。针对这一不足，提出一种基于 ＬＭＤ 的多尺度形态学解调方法。该方法是将多分量调频调幅故障信号分解为一系列 单分量调频调幅信号（ＰＦ），实现对故障信号的降噪处理，同时还可以获得原始信号的全部调制信息。选取能量高的 ＰＦ 分量求和重构，再用多尺度形态学差值滤波器提取出故障信号的频率特征。通过仿真和齿轮故障模拟实验证实了该方法 的有效性。 关键词：数学形态学；局部均值分解；故障特征频率；齿轮故障 中图分类号：ＴＨ１６５　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１４．１９．０１２ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＭＤ ｉｎ ｇｅａｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ＨＯＵ Ｇａｏｙａｎ，ＬＹｏｎｇ，ＸＩＡＯ Ｈａｎ，ＨＡＯ Ｚｈｉｑｉａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００８１，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎｄ ｎｏｎｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｉｔ ｈａｓ ａ ｓｔｒｏｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｒｅｓｔｒａｉｎ ｐｕｌｓｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｂｕｔ ｈａｓ ｎｏ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｆｉｌｔｅｒ ｔｈｅ ｗｈｉｔｅ ｎｏｉｓｅ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｓ ｓｈｏｒｔａｇｅ，ａ ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｏｃａｌ ｍｅａｎ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ （ＬＭＤ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａ ｆａｕｌｔ ｓｉｇｎａｌ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ （ＰＦｓ）ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｆａｕｌｔ ｓｉｇｎａｌ ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅ ＰＦｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍｅｄ，ｔｈｅｎ ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｌｔｅｒ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｓｉｇｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｅａｒ ｆａｕｌｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；ＬＭＤ；ｆａｕｌｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｇｅａｒ ｆａｕｌｔ 　　从非线性、非平稳信号中提取出旋转机械的故障