万向轴动不平衡检测的改进DTCWTSVD方法-振动与冲击.PDF

振　动　与　冲　击 第３５卷第２２期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．２２２０１６　  万向轴动不平衡检测的改进 ＤＴＣＷＴＳＶＤ方法 何　刘，林建辉，刘新厂，黄　衍 （西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都　６１００３１） 　　摘　要：针对经典小波和双树复小波（ＤｕａｌＴｒｅｅＣｏｍｐｌｅｘＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＴＣＷＴ）频率泄露和混叠的根本缺陷， 提出改进ＤＴＣＷＴ算法，该算法解决了经典小波存在负频率以及经典小波和ＤＴＣＷＴ滤波器频率不完全截止问题。将改 进ＤＴＣＷＴ算法和奇异值分解（ＳｉｎｇｕｌａｒＶａｌｕｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＳＶＤ）引入到万向轴动不平衡检测中，该方法的核心是：对万 向节安装机座的振动信号进行改进ＤＴＣＷＴ变换得到不同尺度的分解信号，对低频近似信号进行奇异值分解，以奇异值 关键叠层作为奇异值的选择准则对信号进行重构，应用重构信号的傅里叶谱来检测高速列车万向轴的动不平衡。该方法 在消除经典小波变换和ＤＴＣＷＴ频率混叠的同时提高谱线清晰度，凸显故障特征。应用万向轴动不平衡试验数据对该方 法进行试验验证，结果表明：改进ＤＴＣＷＴＳＶＤ能够很好提取出万向轴动不平衡故障特征频率的基频、倍频，与经典小波、 ＤＴＣＷＴ、纯改进ＤＴＣＷＴ相比，该方法在谱的清晰度和故障表征力上得到了显著提高。 关键词：万向传动轴；改进ＤＴＣＷＴ；奇异值分解；动不平衡检测 中图分类号：Ｕ２１１；Ｕ２７０　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１６．２２．０２２ ＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｉｍｂａｌａｎｃｅｏｆｃａｒｄａｎｓｈａｆｔｂｙａｐｐｌｙｉｎｇａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＤＴＣＷＴＳＶＤ ＨＥＬｉｕ，ＬＩＮＪｉａｎｈｕｉ，ＬＩＵＸｉｎｃｈａｎｇ，ＨＵＡＮＧＹａｎ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｃｔｉｏｎＰｏｗｅｒ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｎｅｗｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅｄｕａｌｔｒｅｅｃｏｍｐｌｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＴＣＷＴ）ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｉｍｉｎｇａｔ ｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｌｅａｋａｇｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｌｉａｓｉｎｇｄｅｆｅｃｔｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｌａｓｓｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｃｏｖｅｎｔｉｏｎａｌＤＴＣＷＴ．Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｎｅｇａｔｉｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｌａｓｓｉｃｗａｖｅｌｅｔａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｃｕｔｏｆｆｏｆ ｆｉｌｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｃｌａｓｓｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＤＴＣＷＴ．ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＤＴＣＷＴａｎｄｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＳＶＤ）ｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｉｍｂａｌａｎｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｒｄａｎｓｈａｆｔ．Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓａｔｔｈｅ ｂａｓｅｉｎｓｔａｌｌｅｄｗｉｔｈｇｉｍｂａｌｗｅｒｅｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＤＴＣＷＴｔｏｇｅｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃａｌｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ． ＴｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄｓｉｇｎａｌｗａｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅＳＶＤａｎｄｔｈｅｋｅｙｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｅｙｓｔａｃｋｏｆｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｓ．Ｔｈｅｆｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｒｅｃ