[發(fā)明專利]一種基于振動檢測的滾動軸承故障檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310015619.5
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103076177A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳建德;馬軍;張詩悅;冷婷婷;王曉東;范玉剛;黃國勇;鄒金慧;邵宗凱;張光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于振動檢測的滾動軸承故障診斷方法，屬于故障檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機械中非常重要的零件，也是易壞設(shè)備之一。據(jù)統(tǒng)計，旋轉(zhuǎn)機械的故障有30%是由滾動軸承故障引起的，設(shè)備運行時，磨損、疲勞、腐蝕、過載等等原因都可能造成滾動軸承的局部損傷故障，滾動軸承的缺陷會導(dǎo)致機器的劇烈振動和產(chǎn)生噪聲，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的嚴重事故。因此，對滾動軸承故障診斷的研究具有重大的意義。

滾動軸承故障振動信號一般表現(xiàn)為復(fù)雜的隨機和周期脈沖混疊的非平穩(wěn)信號。在實際運行中，局部損傷故障往往被噪聲和較大的振動信號所掩蓋，因此提取相應(yīng)的故障特征頻率尤為關(guān)鍵。因此傅立葉變換、時域幾頻域里的常規(guī)的處理方法等對平穩(wěn)信號處理具有良好效果的方法，但是對非平穩(wěn)信號的處理效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于振動檢測的滾動軸承故障診斷方法，結(jié)合小波的多分辨率和倒頻譜能較好地檢測出功率譜上的周期成分、分離邊頻帶信號和受傳輸路徑影響小的優(yōu)點。同時，方法可操作性強，實用性強。

本發(fā)明采用了以下方案：一種基于振動檢測的滾動軸承故障診斷方法按照下面步驟進行：?

步驟(1)、將加速度傳感器安裝在電機軸承負載端的3點鐘方向，然后利用集成了放大器和A/D的數(shù)據(jù)采集裝置采集電機軸承振動數(shù)據(jù)信號，并將信號輸入計算機；

步驟(2)、利用計算機中MATLAB軟件自帶的小波工具箱對所采集的振動信號進行3層db1小波包分解；

步驟(3)、根據(jù)能量計算公式????????????????????????????????????????????????計算三層小波包分解第三層所得到的8個子頻帶的能量值并繪制能量譜圖，其中，代表小波包分解第三層8個子頻段的能量值，表示第3層第j個子頻段信號的重構(gòu)信號，表示重構(gòu)信號所對應(yīng)的的離散點的幅值。

步驟(4)、根據(jù)能量譜圖，選取能量集中子頻段進行重構(gòu)；

步驟(5)、選用實倒頻譜計算公式對重構(gòu)信號進行倒頻譜分析并繪制倒頻譜的譜圖，其中：為傅立葉逆變換；是倒頻譜的時間變量，也稱倒頻率，其單位通常為ms或s，表示倒頻譜，為信號的功率譜；

步驟(6)、利用繪制的倒頻譜譜圖，根據(jù)倒頻譜譜圖所呈現(xiàn)出的功率譜上的周期成分和分離邊頻帶信號特性。在出現(xiàn)單一峰值并滿足邊頻帶特性所對應(yīng)的時間點的時間的倒數(shù)即為故障頻率。此時間點記為，即倒頻率。將該故障頻率與理論計算的滾動軸承的故障特征頻率相比較，判斷具體的故障。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明同時對高頻和低頻進行分解，能夠包含比較全面的細節(jié)信息，而且結(jié)合倒頻譜受傳輸路徑影響小等優(yōu)點，排除了不相關(guān)信息的干擾。

2.經(jīng)過小波包分解并根據(jù)能量值選取相應(yīng)的重構(gòu)頻段，更利于倒頻譜分離邊頻信號，提取復(fù)雜功率譜中的周期成分以診斷滾動軸承所發(fā)生的故障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖；

圖2為3層小波包分解示意圖；

圖3為滾動軸承正常信號的時域波形；

圖4為滾動軸承正常信號的頻域波形；

圖5為滾動軸承正常信號小波包分解第三層8個頻段的能量分布；

圖6為滾動軸承正常狀態(tài)重構(gòu)信號的倒頻譜；

圖7為滾動軸承外圈故障信號的時域波形；

圖8為滾動軸承外圈故障信號的頻域波形；

圖9為滾動軸承外圈故障信號小波包分解第三層8個頻段的能量分布；

圖10為滾動軸承外圈故障重構(gòu)信號的倒頻譜；

圖11為動軸承內(nèi)圈故障信號的時域波形；

圖12為動軸承內(nèi)圈故障信號的頻域波形；

圖13為滾動軸承內(nèi)圈故障信號小波包分解第三層8個頻段的能量分布；

圖14為滾動軸承內(nèi)圈故障重構(gòu)信號的倒頻譜；

圖15為動軸承滾動體故障信號的時域波形；

圖16為動軸承滾動體故障信號的頻域波形

圖17為滾動軸承滾動體故障信號小波包分解第三層8個頻段的能量分布；

圖18為滾動軸承滾動體故障重構(gòu)信號的倒頻譜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明,以方便技術(shù)人員理解。

一種基于振動檢測的滾動軸承故障診斷方法按照下面步驟進行：?