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基于信号共振稀疏分解的齿轮故障诊断方法研究

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基于信号共振稀疏分解的齿轮故障诊断方法研究

作者：孙云嵩湖南大学

学位级别：硕士

齿轮是机械设备体系中传递动力和旋转运动的关键部件，在机械加工机床、电力系统、采矿机械等现代工业设备中应用极为广泛。齿轮的运行状态对整个机械设备的运行状况有很大影响，齿轮及齿轮箱故障将直接影响设备的安全可靠性。因此，对... 详细信息

齿轮是机械设备体系中传递动力和旋转运动的关键部件，在机械加工机床、电力系统、采矿机械等现代工业设备中应用极为广泛。齿轮的运行状态对整个机械设备的运行状况有很大影响，齿轮及齿轮箱故障将直接影响设备的安全可靠性。因此，对齿轮进行状态监测及故障诊断具有重要的意义和价值。从故障齿轮的振动信号中提取出故障特征信息进行故障诊断，是齿轮故障诊断的重要手段。信号共振稀疏分解方法（Resonance-based Sparse SignalDecompos ition）是近年来由Se lesnick提出的一种新的振动信号分析方法，该方法根据信号中周期谐波成分与瞬态冲击成分品质因子（定义为中心频率与带宽的比值，用Q表示）的不同，将信号分解为包含周期谐波成分的高共振分量与包含瞬态冲击的低共振分量。周期谐波成分为窄带信号，具有高的品质因子，而瞬态冲击成分为宽带信号，具有低的品质因子。因此，根据品质因子的差异，可实现周期谐波成分与瞬态冲击成分的分离，从而避免了不包含故障特征的信号成分对故障诊断结果的干扰，提高故障诊断结果的可靠性。本文在国家自然科学基金项目“信号共振稀疏分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究”(项目批准号：51275161)资助下，以齿轮故障振动机理为基础，深入研究了信号共振稀疏分解方法，并将其应用于变转速条件下的齿轮故障诊断中。论文主要研究工作有：（1）针对齿轮的常见故障类型及其特点，介绍了齿轮振动机理、故障齿轮振动信号特征及目前常用的故障诊断方法。（2）分析了信号共振稀疏分解方法。介绍了信号的共振属性、品质因子可调小波变换及低共振分量与高共振分量分离的实现，并以此为基础将信号共振稀疏分解方法应用于齿轮故障振动信号分析;通过仿真算例、裂纹齿轮振动信号、断齿齿轮振动信号分析，验证了该方法是一种有效的基于振动信号分析与处理的故障诊断方法。（3）针对变转速情况下齿轮故障特征信息难以提取的情况，提出了基于信号共振稀疏分解的阶比分析方法。该方法首先通过对信号进行信号共振稀疏分解分析，将干扰成分与包含故障信息的瞬态冲击成分分离，然后利用线调频小波路径追踪方法得到的转速信号对提取的瞬态冲击成分进行阶比分析。该方法既可以避免干扰成分对分析结果的影响，又可以保证利用提取的转速信息对冲击成分角度重采样结果的正确性，因此该方法得到的最终包络阶次结果能够正确的反映齿轮的故障信息，同时又避免干扰分量对齿轮故障诊断结果的影响。应用实例分析及对比验证了该方法的有效性。（4）针对变转速齿轮箱的早期故障诊断问题，提出了基于信号共振稀疏分解的阶比循环平稳解调方法。该方法首先利用信号共振稀疏分解方法去除振动信号中的啮合基频及其谐波成分等干扰分量，避免其对分析结果的影响;然后利用阶比循环平稳解调对提取的变转速信号中的瞬态冲击成分进行解调分析。利用该方法获得的瞬态冲击成分的阶比循环解调谱能够清晰的反映故障信息，有利于进行变转速条件下的齿轮故障诊断。齿轮早期裂纹故障信号分析的实例证明了其有效性。本文以齿轮状态监测与故障诊断为基础，研究了适用于故障信息与干扰分量分离的信号共振稀疏分解方法，并以其为基础，进一步提出基于信号共振稀疏分解的阶比分析方法和基于信号共振稀疏分解的阶比循环平稳解调方法，并将二者应用于变转速齿轮故障诊断中。仿真算例及应用实例表明，信号共振稀疏分解方法在齿轮故障诊断中有很好的应用前景。

关键词：共振稀疏分解齿轮线调频阶比分析循环平稳解调非平稳信号故障诊断

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植物染色技术

丝绸 2000年第10期37卷 24-27,29页

作者：孙云嵩中科院大连化学物理研究所辽宁大连116023

植物染料染色历史悠久 ,传统的染色技艺有着许多值得探究的奥秘。介绍了红花染、紫草染和槐花染技术。

关键词：植物染料染色红花紫草槐花

滚动轴承故障诊断的阶比多尺度形态学解调方法

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振动工程学报 2013年第2期26卷 252-259页

作者：徐亚军于德介孙云嵩赵丹湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对变转速下滚动轴承的故障诊断问题,提出滚动轴承故障诊断的阶比多尺度形态学解调方法。该方法先采用线调频小波路径追踪算法获得轴承的故障特征频率,再对非平稳转速下时域振动信号的包络进行等角度重采样得到平稳信号,并用基于信号... 详细信息

针对变转速下滚动轴承的故障诊断问题,提出滚动轴承故障诊断的阶比多尺度形态学解调方法。该方法先采用线调频小波路径追踪算法获得轴承的故障特征频率,再对非平稳转速下时域振动信号的包络进行等角度重采样得到平稳信号,并用基于信号局部峰值的方法确定多尺度形态学分析的结构元素,用各结构元素对重采样信号进行形态学操作,最后对操作结果的平均值做频谱分析,以完成阶比多尺度形态学的解调过程。线调频小波路径追踪算法能很好地提取轴承非平稳振动信号的故障特征频率,而多尺度形态学解调是对各尺度形态学分析结果的平均值进行频谱分析,能有效地抑制噪声,从而使得该方法具有很好的抗噪性能,适用于工程实际中变转速轴承振动信号的分析。仿真分析和应用实例证明了该方法的有效性和优越性。

关键词：故障诊断滚动轴承线调频小波阶比跟踪多尺度形态学

基于信号共振稀疏分解的阶比分析及其在齿轮故障诊断中的应用

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振动与冲击 2013年第16期32卷 88-94页

作者：孙云嵩于德介陈向民李蓉湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为从非平稳转速齿轮箱故障振动信号中有效提取包含故障信息的特征频率,提出一种基于信号共振稀疏分解的阶比分析方法。故障齿轮振动信号中主要包括瞬态冲击成分和周期谐波,该方法先采用信号共振稀疏分解方法将信号分解为高共振分量和低... 详细信息

为从非平稳转速齿轮箱故障振动信号中有效提取包含故障信息的特征频率,提出一种基于信号共振稀疏分解的阶比分析方法。故障齿轮振动信号中主要包括瞬态冲击成分和周期谐波,该方法先采用信号共振稀疏分解方法将信号分解为高共振分量和低共振分量,提取出故障冲击信号,然后采用线调频小波路径追踪算法对原信号提取转频信息,利用转频对提取的故障冲击信号进行阶比分析,从而得到故障诊断结果。非平稳转速齿轮故障诊断实例表明,该方法可有效提取冲击信号,诊断转速波动齿轮的故障。

关键词：共振稀疏分解线调频小波故障诊断齿轮

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柞丝绸的黄变及其防止加工研究

丝绸 1991年第12期28卷 14-18页

作者：清水滉孙云嵩信州大学纤维学部中国科学院大连化学物理研究所

与日本国清水滉合作进行柞丝绸黄变课题研究低呈笛榭疾煊辗⒒票涞娜取⒐狻⒒Ы橹实任锢淼摹⒒У囊蛩赜胱跛砍竦幕票涔叵怠6宰跛砍竦娜然票?酸、碱、盐在湿态下对柞丝绸的热黄变;柞丝绸的光幅照黄变;人工汗液浸渍柞丝绸的光黄变;... 详细信息

与日本国清水滉合作进行柞丝绸黄变课题研究低呈笛榭疾煊辗⒒票涞娜取⒐狻⒒Ы橹实任锢淼摹⒒У囊蛩赜胱跛砍竦幕票涔叵怠6宰跛砍竦娜然票?酸、碱、盐在湿态下对柞丝绸的热黄变;柞丝绸的光幅照黄变;人工汗液浸渍柞丝绸的光黄变;金属盐处理柞丝绸的光黄变;乙酰化柞丝绸的光黄变;接枝与环氧整理加工柞丝绸的光黄变;柞丝绸的练漂与白度关系;柞丝绸的黄变原因探讨等九个方面实验结果进行分析讨论。采用乙酰化、金属离子处理、MAA接枝和环氧整理加工、紫外线吸收剂添加等方法,探讨防止黄变的某些有效途径。并首次利用黄光光谱,分析讨论柞丝绸发生黄变的物质。

关键词：柞丝绸黄变防止措施质量管理

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柞丝绸的黄变及其防止加工研究

丝绸 1991年第11期28卷 14-16页

作者：清水滉孙云嵩信州大学纤维学部中国科学院大连化学物理研究所

关键词：柞丝绸黄变热黄变光黄变工艺