设备设计/诊断维修/再制造
现代制造工程（ModemManufacturingEngineering）
应用小波包和Hilbert分析的轴承故障
特征提取方法李捷”，张德强”，王淑英”，肖湘
（1太原科技大学机械工程学院，太原030024;2香赵庄中学，德州253200
3山西焦煤西山煤电集团机电厂，太原030053）
2012年第11期
摘要：利用小波包理论的基本原理，对滚动轴承的故障信号进行了处理，实测信号经小波包分解和重构后，应用Hilber 变换进行包络解调和细化频谱分析，得出故障信号所对应的频谱。试验结果证明，对滚动轴承的非平稳信号进行小波包的Hilbert变换和细化频谱分析，并进行故障诊断是行之有效的，这为旋转机械的故障诊断提供了新的参考，具有重要的实际工程应用价值。
关键调：小波包；Hilbert变换；滚动轴承；故障诊断
中图分类号：TH165.3文献标志码：A文章编号：1671—3133(2012)11—0121—05
Amethod of bearingfaultfeatureextractionbased on
wavelet packet and Hilbert analysis Li Jie',Zhang Deqiang’, Wang Shuying”,Xiao Xiang”
(1 School of Machinery Engineering,Taiyuan University of Science and Technology,
Taiyuan 030024,China ;2 Xiangzhaozhuang Middle School,Dezhou 253200,Shandong, China ;
3 Mechanical & Electrical Products Plant,Shanxi Coking Coal Group Corporation,Taiyuan 030053, China) Abstract: Based on primary theory of wavelet packet transformation,the signal of bearing fault was processed,the signal charac teristie can be effective withdrawn from the actual signal after wavelet packet decomposition and restructuring, Then,using Hilbert transform and time/frequency-domain bearing vibration analysis,it presents an approach to get the frequency of fault signal. The experimental result proves that,the wavelet packet analysis can adaptively choose the related frequency band aceording to the ana lyzed signal characteristic,the practice example shows that this method is effective. The research results provide the theoretical
foundation for rotary machine fault diagnosis, and have important practical value. Key words : wavelet packet; Hilbert transform ; rolling bearing;fault diagnosis
引言 0
滚动轴承是各类旋转机械中应用最广泛的零件，它的好坏对旋转机械的运行状态有很大影响。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，基至会引起设备的损坏。因此，对轴承进行实时监测与故障分析非常必要(1]。
当滚动轴承出现局部损伤类故障后，振动信号中包含了以故障特征频率为周期的周期性冲击成分，虽然这些冲击成分是周期性出现的，但单个冲击信号却
具有非平稳信号的特性。传统的信号分析方法如傅里叶变换由于不具有局部化分析特性，因此不能得到特征信号。为了使额谱图较为清楚地表现出故障特征频率，常用共振解调处理。但是，如果谐振和带通滤波频段选择不当，其诊断效果将大受影响(2]。
Wigner-Ville分布是一种应用广泛的时频分析方法(3]，但其双线性特征不可避免地存在交叉项的缺点。Choi-Williams分布是Wigner-Ville分布的一种改进（4）。短时傅里叶变换（ShortTimeFourierTransform， STFT)在时域和频域上具有一定的分辨率，但其母函
，山西省自然科学基金项目(2008012006-3）；山西省教育厅高校科技开发项目(2007136）
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万方数据