Page 207 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 9 期 刘志军，等：基于 AVME-OMOMEDA 的滚动轴承复合故障诊断 2137

0.04 0.05
幅值 / (m·s −2 ) −0.02 0 幅值 / (m·s −2 ) 0
0.02

−0.04
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 −0.05 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
时间 / s 时间 / s
(a) 时域图 (a) 时域图
(a) Time-domain diagram
(a) Time-domain diagram 0.4 65 Hz
0.6
幅值 / (m·s −2 ) 0.4 129 Hz 194 Hz 幅值 / (m·s −2 ) 0.3 129 Hz
65 Hz
0.2
194 Hz
0.2
0.1
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
频率 / Hz 频率 / Hz
(b) 包络谱 (b) 包络谱
(b) Envelope spectrum
(b) Envelope spectrum

图 12 期望模态 1 的时域图及包络谱（初始 ω d = 2π×1122 rad/s） 图 14 重构信号的时域图及包络谱
Fig. 12 Time-domain diagram and envelope spectrum of
Fig. 14 Time-domain diagram and envelope spectrum of
expected mode 1(initial ω d = 2π×1122 rad/s) reconstructed signal
0.04 拾取法难以拾取到外圈故障周期 128.6，反而拾取到
幅值 / (m·s −2 ) −0.02 0 错 误 的 故 障 周 期 导 致 误 诊 。图 17 中 ， 原 信 号 经 过
0.02

−0.04
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 AVME 降噪后，与故障无关的谱线 112.2 和 118 被有
效抑制，同时使内、外圈故障周期对应的谱线
84.4
时间 / s
(a) 时域图 和 128.6 均有所突出，通过峰值拾取法可轻易拾取
(a) Time-domain diagram 内、外圈故障周期。因此，AVME 降噪可有效抑制与
13 Hz 82 Hz 轴承故障无关的成分，使故障周期所在谱线突出，便
0.4
幅值 / (m·s −2 ) 0.3 65 Hz 108 Hz 于识别轴承的故障周期。
0.2

0.1

0
0.10
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0.12 126.8
0.08
频率 / Hz 多点峭度 0.06
(b) 包络谱 0.04
(b) Envelope spectrum 0.02
50 100 150 200 250 300 350 400
图 13 期望模态 2 的时域图及包络谱（初始 ω d = 2π×2526 rad/s） 周期
Fig. 13 Time-domain diagram and envelope spectrum of 图 15 重构信号的多点峭度谱
expected mode 2(initial ω d = 2π×2526 rad/s) Fig. 15 Mkurt spectrum of reconstructed signal

根据本文方法将 VME 得到的两个期望模态进 ×10 −7
6 84.4 118
行线性叠加，重构出原信号，以实现对信号的降噪， 4 112.2
MKHP 126.8
图 14 为重构信号的时域图及包络谱。图 14(a) 时域 2
图显示，重构信号的背景噪声明显减少，且冲击成分 0
80 90 100 110 120 130 140 150 160
也更加突出；从图 14(b) 包络谱上可以看出，AVME 周期

降噪明显滤除了很多与故障诊断无关的频率成分， 图 16 原信号的多点峭度谐波积谱
且外圈故障特征频率的谱线明显上升。 Fig. 16 MKHPS of original signal

从图 15 重构信号的多点峭度谱上看，外圈故障
×10 −8
故障周期 126.8 难以被识别，而内圈故障周期已完全 6 84.4
被噪声掩盖，这表明多点峭度谱已在强噪声干扰下 MKHP 4 126.8
失效。 因此，本文为验证 AVME 降噪的有效性，将 2
0
降噪前、后信号的多点峭度谐波积谱进行对比分 80 90 100 110 120 130 140 150 160
周期
析， 分 别 如 图 16 和 17 所 示 。 图 16 显 示 ， 在 周 期 为
84.4、112.2、118、128.6 处峰值较为突出，结合故障周 图 17 重构信号的多点峭度谐波积谱
期的理论值，84.4 和 128.6 分别对应内圈和外圈故障 Fig. 17 MKHPS of reconstructed signal
周期，但 112.2 和 118 处的峰值均比 128.6 处高，峰值 由于 AVME 降噪中识别出两个中心频率，因此