基于eemd与hilbert解调技术的行星变速器故障诊断

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎꎻＥＥＭＤꎻＨｉｌｂｅｒｔ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎꎻｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
０ 引言
行星齿轮凭借其传动准确、承载能力强等优点
被广泛应用于制造业ꎬ它是一个不可替代的传动机
构ꎮ 由于行星变速器工作环境恶劣ꎬ在长时间的运
转下ꎬ故障多发ꎬ其出现严重故障时ꎬ维修困难且维
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｓｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＥＥＭＤ ａｎｄ Ｈｉｌｂｅｒｔ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ＤＯＮＧ Ｓｈａｏｊｕｎ １ ꎬＳＯＮＧ Ｌｅｉ ２ ꎬＭＡ Ｃｈａｏ １ ꎬＬＵＡＮ Ｚｈｏｎｇｑｕａｎ １ ꎬＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｇｎａｎ １
ａｎｄ ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ. Ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｒ ｐａｒｔ ｉｎ
第 ３４ 卷 第 ６ 期
北 京 信 息 科 技 大 学 学 报
２０１９ 年 １２ 月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
文 章 编 号:１６７４ － ６８６４(２０１９)０６ － ０００８ － ０６
Ｖｏｌ.３４ Ｎｏ.６
ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｅｘｔｒａｃｔｅｄꎬ
ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ.
ｐｏｗｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＩＭＦ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ
ｓｐｅｃｔｒｕｍꎬ ｎａｍｅｌｙꎬ ｔｈｅ ｏｎｅ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｖａｌｕｅꎬ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｇａｉｎ. Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓꎬ ｂａｎｄ￣ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎꎬ ａ ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｇｌｏｂａｌ ａｖｅｒａｇｅ
Ｄｅｃ.２０１９
ＤＯＩ: １０ １６５０８ / ｊ.ｃｎｋｉ.１１ － ５８６６ / ｎ.２０１９ ０６ ００２
基于 ＥＥＭＤ 与 Ｈｉｌｂｅｒｔ 解调技术的行星变速器
故障诊断
董少君 １ ꎬ宋 磊 ２ ꎬ马 超 １ ꎬ栾忠权 １ ꎬ黄竞楠 １
(１.北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室ꎬ北京 １００１９２ꎻ
２.中国科学院太空应用重点实验室ꎬ北京 １０００９４)
摘 要: 针对行星变速器运行过程中监测信号解调特效的问题ꎬ提出了一种结ｉｌｂｅｒｔ 解调技术的行星变速器故障诊断方法ꎮ 通过采集试验台振动信号
进行 ＥＥＭＤ 分解ꎬ得到其本征模态函数( ＩＭＦ) ꎬ再对 ＩＭＦ 分量进行功率谱分析ꎬ根据频谱中的主要
ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｄｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ( ＥＥＭＤ ) ａｎｄ Ｈｉｌｂｅｒｔ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ. Ｔｈｅ
ｅｉｇｅｎｍｏｄｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ( ＩＭＦ) ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｂｅｎｃｈꎬ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ
修成本极高ꎮ 据统计ꎬ行星变速器的所有故障中ꎬ齿
轮故障高达六成以上 [１] ꎮ 对行星变速器进行早期
收稿日期: ２０１９￣０５￣１６
基金项目: 中国科学院太空应用重点实验室开放基金资助( ＬＳＵ￣ＫＦＪＪ￣２０１８￣０７)
第一作者简介: 董少君ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎻ 通讯作者:马 超ꎬ男ꎬ博士ꎬ副研究员ꎮ
(１.Ｔｈｅ Ｋｅｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ
Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９４ꎬＣｈｉｎａ)
第６期
故障诊断研究ꎬ以期及早发现其潜在故障ꎬ进行预知
维护维修ꎬ对企业降低运行维护成本ꎬ提高经济效益
具有重要意义ꎮ
目前行星变速器故障诊断已成为国内外研究的
热点课题ꎬ运用监测获得的动态信号 [２] 进行行星变
速器故 障 诊 断 是 目 前 的 主 要 研 究 方 法 之 一ꎮ Ｗｕ
等
[２]
频率成分即能量值较大者进行再次分析ꎮ 在此基础进行带通滤波及包络解调分析得到其调制信
号ꎬ结合调制信号的频率成分实现故障定位ꎬ确定系统中的故障部件或部位ꎮ 结果表明故障特征
频率得到有效提取ꎬ实现了行星变速器的故障诊断ꎮ
关 键 词: 行星变速器ꎻＥＥＭＤꎻＨｉｌｂｅｒｔ 解调ꎻ故障诊断
中图分类号: ＴＨ １３２ꎻＴＰ ３９１ 文献标志码: Ａ