鍾鳴1 吳雙斌2 彭天樂1
（1.三一港口設（shè）備有限公司，湖南長沙 410100；2.三一重工股份有限公司，湖（hú）南長沙 410100）
摘 要：因（yīn）為變速器結構複雜，在分析故障時（shí）使用常規技術很難（nán）起到效果，隨著信號處理技術（shù）的發展．小波分形等技術己在變速箱故障診斷中得到一定（dìng）應用。
關鍵詞：小波分形技術；變速器；故障診斷；應用
1 小波分析
原理（lǐ）就是依據平移和伸縮（suō）小波函數的實際性質函數族，確保函數能夠（gòu）建立杉樹空（kōng）間（jiān）框（kuàng）架，依據此函數族來分（fèn）析和分解信（xìn）號，形成了小波函數係。小波（bō）變（biàn）換中也可以適當應（yīng）用離散形式，且為了方便計算，對（duì）a，b進行二進製變換，形成二進製小（xiǎo）波變換（huàn）。
2 分形（xíng）理論
現階段，分形應（yīng）用時，主要是依據分形維數來刻畫分形集，不同分形維數能夠（gòu）不同程度反映集合實際複雜情況。一維（wéi）離散信號的維數（shù）實際（jì）上都是處於1~2之間的分數，越複雜的信（xìn）號，就（jiù）存在越大的維數，在計算機中用等（děng）價於盒維數的網格（gé）維（wéi）數來進（jìn）行維數計算。實際應用此方式時，依據離散空間點集來計算網格計點維數，盡可能詳細地把歐式空間Rn變為σ網格（gé），分割時要等間隔，也就（jiù）是依據σ為正方體邊長的（de）n維網格，數字點集是集合X，離散空間中（zhōng）集合X實際計點（diǎn）數是Nσ，選擇不同寬度k個網格計數點Nσ1。
3 小波分形技術的應用
3.1軸承振（zhèn）動特性
滾動軸（zhóu）承磨損以後，滾動（dòng）體和內外圈會形成一定間隙，外圈和軸的中心不在同一點上，會（huì）不斷增加磨損程度，提高偏心率。軸承旋轉時，會繞著外圈中心擺動，使寬頻（pín）帶出現振動（dòng），且由於質量偏移和軸彎曲形成附加激勵力，會增大磨損間（jiān）隙（xì），提高激勵力（lì），加劇設備振動。
3.2采集信號
對某（mǒu）型汽車變速器實施振動試驗，試（shì）驗條件是：不改變（biàn）其他設備條件時，適當變更第二（èr）軸（zhóu）承的相關技術參數。此時（shí），合理采集振（zhèn）動（dòng）信號變（biàn）化情況，真實反映軸承狀態變化。樣（yàng）品是5個車用軸承，狀態如下表：
為了提高試驗準確性，更換軸承時，應盡量確保不改變其他（tā）條件（jiàn）；完成更換後，為降低誤差，運行10米再測試振（zhèn）動信號。在軸承Z近的變速器側麵安（ān）置加速度傳感器，發動機試驗轉（zhuǎn）速1500rpm，2048采樣點數、1000hz采樣頻（pín）率。
3.3計算分形維數
因存在（zài）相對比較高的采樣頻率，在實際分析軸承時，主要研究低（dī）頻特征（zhēng）。旋（xuán）轉頻率為25hz，依據旋轉頻率來展現軸承磨（mó）損的程度，在振動信號低頻（pín）位置體現故障特征（zhēng）。依據小波分解的特（tè）點來有效地分解低頻（pín）信號，忽略高頻信號，時域重構（gòu）分解以後的隔層低頻帶，依據網格維數方式來來合理計算軸承實際網格維數。分形維數分析五層小波分解後（hòu）低頻信號以及原始振動信號。
從上表中發現，由於不（bú）斷增加小波分解（jiě）層數，會降低低頻重構信號點數，會先提高後降低網格維數。存在相應數目點數時，因具備較少的信號重構點數，出現不穩定的網格維數，不能（néng）實際（jì）反映幾何特（tè）點。相較3號軸（zhóu）承來（lái）說，4號（hào）軸承具備相對較大的（de）分形維數，主要由於4號軸（zhóu）承表麵（miàn）出現輕微剝（bāo）落情況，從而增加（jiā）振（zhèn）動作用。軸承（chéng）軸向間隙（xì）與加速度原始振動信號（hào）分形維數息息相關，提高的軸承間隙，會增加分形維數，此外，在分形維數重構信號中明顯體（tǐ）現（xiàn）軸向間隙的增加。
4 結束（shù）語
總之，用變速器振動信（xìn）號分形（xíng）維數分析特定（dìng）頻率帶後（hòu）的數據能（néng）夠作為基本診斷特征量，可以更加有效地反應（yīng）變速（sù）器（qì）軸承實際情況。
來源：《中國機械》2016年第2期
