基于CEEMD和Teager能量算子的滚动轴承故障诊断研究

粤遭泽贼则葬糟贼：The fault signal will appear periodic impact characteristics, W hen the roll bearing partial damage. In order to extract the fault feature information accurately. A fault diagnosis method combining CEEMD and Teager energy operators is proposed. Firstly of all, the CEEMD method is used to preprocessand several intrinsic modal components are obtained. The bearing fault signal, A ccording to the correlation coefficient criterion, selecting the largest component of correlation coefficient from the decomposition results as the object of study. Then the Teager energy operator is used to demodulate the selected components. Finally, the fault characteristic frequency can be extracted accurately from the energy spectrum. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by simulation and experimental results. Key Words院CEEMD曰 Teager Energy Operator曰 Rolling Bearing曰 Fault Diagnosis
Fault Diagnosis Research of Rolling Bearing Based on CEEMD and Teager Energy Operator
REN Xue-ping袁 LI Pan袁 QIAO Hai-mao
渊 Institute of Mechanical Engineering袁 Inner Mongolia University of Science and Technology袁 Inner Mongolia Baotou 014010袁 China冤
互补集合经验模态分解渊 CEEMD冤 [4]是在 EMD 基础上提出的 一种改进方法遥 EMD[5]在 Huang 等提出以后袁在故障诊断方向被 广泛使用袁但在分解过程中存在严重的模态混叠现象袁导致分解 结果失真袁为了改善这一问题袁Huang 提出了 EEMD[6]方法袁在故
障信号中添加白噪声再对其进行 EMD 分解袁 改进方法有效地抑 制了模态混叠现象袁但在分解结果中出现了白噪声中和不彻底的 现象遥 而 CEEMD 在故障信号中添加正负相反且成对的白噪声袁 解决了这一问题袁 同时也抑制了模态混叠现象的产生袁 相较于 EEMD袁计算效率也显著提升[7]遥
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任学平等院基于 CEEMD 和 Teager 能量算子的滚动轴承故障诊断研究
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2 基EEMD）
CEEMD 方法是一种自适应分解方法袁 该方法在 EMD 的基
础上提出袁对 EMD 分解过程中出现模态混叠的现象进行了改善
来稿日期：2018-12-20 基金项目：国家自然科学基金项目渊 515650446冤 曰内蒙古自治区高等学校科学研究项目渊 NJZY16154冤 作者简介：任学平袁渊 1963-冤 袁男袁河北阳原人袁博士研究生袁教授袁主要研究方向院机械工程测试与故障诊断研究曰
李 攀袁渊 1992-冤 袁男袁河北保定人袁硕士研究生袁主要研究方向院机械设备故障诊断及状态检测
1 引言
滚动轴承是工厂机器中应用最广泛的零件之一袁 它为旋转 的轴及其轴上其他零件提供稳定的支撑袁并证轴的工作精度遥 当 轴承出现局部损伤时袁相互接触的元件袁在带载运转的过程中相 互碰撞产生周期冲击特征袁 而这种碰撞会导致旋转轴出现抖动袁 影响设备的正常运行袁因此袁若能准确及时地识别轴承故障可以 有效地确保设备运行的安全性[1-3]遥
Teager 能量算子是一种非线性差分算子[8]袁可以凸显信号中 的瞬态信息袁非常适合提取信号中的冲击特征遥 与 Hilbert 方法相 比较袁精度高并且计算速度快[9-10]遥
基于上述分析袁将 CEEMD 方法和 Teager 能量算子相结合袁 并通过仿真信号和实验室数据对这里方法的实用性和有效性进 行验证遥
机械设计与制造
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圆园19 年 8 月
基于 CEEMD 和 Teager 能量算子的 滚动轴承故障诊断研究
任学平袁李 攀袁乔海懋
渊 内蒙古科技大学机械工程学院袁内蒙古 包头 014010冤
摘 要：滚动轴承出现局部损伤时袁故障时域信号中会出现周期性冲击特征袁为了能够准确地提取故障特征信息袁提出了 CEEMD 和 Teager 能量算子相结合的故障诊断方法遥 首先应用 CEEMD 方法对轴承故障信号进行预处理袁结果得到一系 列本征模态分量袁依据相关系数准则袁从分解结果中选取相关系数最大的分量作为研究对象曰然后采用 Teager 能量算子 对选出分量进行解调处理曰最后从得到的能量谱图中即可准确地获取故障特征信息遥 通过对仿真信号和轴承实验数据进 行诊断分析袁结果验证了该方法的有效性遥 关键词：互补集合经验模态分解；Teager 能量算子；滚动轴承；故障诊断 中图分类号：TH16 文献标识码院A 文章编号院员园园员-3997渊 圆园19冤 08-0016-03