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线调频小波路径追踪算法和FrFT相结合的升降速齿轮故障诊断方法
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH113[机械工程—机械设计及理论] TP277[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划(863计划 2009AA04Z414); 国家自然科学基金(50875078); 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题(60870002)资助项目
中文摘要:

针对升降速阶段齿轮振动信号的非平稳特性,提出线调频小波路径追踪算法和分数阶傅里叶变换(Fractional Fouriertransform,FrFT)相结合的齿轮故障诊断方法。该方法采用线调频小波路径追踪算法获得升、降速阶段齿轮振动信号所包含的能量最大信号分量的瞬时频率,并通过对该瞬时频率时频曲线的观察,获得该瞬时频率近似于线性上升或下降的时间范围,提取该时间范围的齿轮振动信号段,用FrFT对所提取的振动信号段进行处理,得到齿轮振动信号段的FrFT频谱图,从FrFT频谱图存在的调制现象来判断齿轮故障。其中FrFT的最佳阶次可由瞬时频率的调频系数计算得到。由于噪声与Chirplet原子的相关性很小,使得线调频小波路径追踪方法对噪声不敏感;另一方面,选择合适的分数阶,信号的FrFT将具有很好的信噪分量效果,因此该方法可用于处理升降速阶段的低信噪比齿轮振动信号。仿真分析和应用实例验证了该方法的有效性和良好的抗噪性。

英文摘要:

Due to the non-stationarity of the gear vibration signals measured under the speed-up and speed-down process,a novel fault diagnosis approach based on the combined application of the chirplet path pursuit algorithm and the Fractional Fourier transform(FrFT) method is proposed.With the chirplet path pursuit algorithm,the instantaneous frequency of the signal component whose energy is maximal among all the components in the gear vibration signal is estimated.And then according to the time-frequency curve of the estimated instantaneous frequency,the vibration signal segment whose instantaneous frequency curve approximates as an ascending or descending linear straight line can be intercepted from the original gear vibration signal.By means of the FrFT analysis on the extracted vibration signal segment,the fault of the gear can be detected from the modulation phenomenon which displayed on the FrFT spectrum of the extracted vibration signal segment.In the foregoing process,according to the chirp rate of the instantaneous frequency,the best order of the FrFT method can be figured out.Because of the low correlations between the noise and the chirplet atoms,the chirplet path pursuit algorithm is immune to noise.Furthermore,by selecting a proper fractional order,the good signal-noise separation capability of the FrFT can be achieved.Therefore,the proposed method can be used to process the gear vibration signals with the low signal-to noise ratio which being measured under the speed-up and speed-down process.The validity and the good anti-noise ability of the proposed method are demonstrated by both simulation and practical experiment.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603