[發(fā)明專利]一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動(dòng)軸承故障診斷方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310218928.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN103335841A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利;夏天;王學(xué)芝;陳謙;趙中洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別滾動(dòng)軸承運(yùn)行狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

自50年代末60年代初以來(lái)，人們對(duì)故障診斷的自動(dòng)化問(wèn)題進(jìn)行了一系列的探索。目前，機(jī)械故障診斷已經(jīng)取得了比較滿意的結(jié)果，出現(xiàn)了大量有效的診斷及測(cè)試生成方法。然而軸承故障診斷的研究成果并不理想。據(jù)相關(guān)報(bào)道，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障中軸承的損壞故障約占30%。軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)是機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的重要內(nèi)容。滾動(dòng)軸承故障可以分為三類：外環(huán)故障、內(nèi)環(huán)故障、滾動(dòng)體故障。其中外環(huán)和內(nèi)環(huán)故障由于影響因素較少，其特征相對(duì)容易提取，而滾動(dòng)體發(fā)生故障時(shí)，影響因數(shù)較多，加大了其故障特征提取的難度，這也是軸承故障診斷的難點(diǎn)之一。盡管如此，為了在這方面有所突破，這些年來(lái)已經(jīng)建立了基于故障字典，模糊理論，專家系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，支持向量機(jī)，信息融合，小波分析，粒子群等各種技術(shù)的不同故障診斷方法，并在軸承的實(shí)際檢驗(yàn)中取得了良好的效果。但是以上技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)滾動(dòng)軸承故障的識(shí)別還有待進(jìn)一步改進(jìn)及完善。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)滾動(dòng)軸承帶“病”運(yùn)行情況，本發(fā)明采用脈沖小波分析方法對(duì)其運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行特征提取，并結(jié)合能量譜分析法對(duì)提取的特征進(jìn)行故障分類：外環(huán)故障、內(nèi)環(huán)故障和滾動(dòng)體故障。根據(jù)分析出的故障情況，對(duì)軸承部件做適當(dāng)處理，以此最小化由滾動(dòng)軸承故障引起的不良后果。

本發(fā)明是通過(guò)下屬技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動(dòng)軸承故障診斷方法，基本步驟如下：

1）采集原始信號(hào)：通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集由安裝在軸承器件上的傳感器收集的振動(dòng)信號(hào)；

2）對(duì)步驟1）采集的信號(hào)進(jìn)行脈沖小波變換處理；

3）計(jì)算由步驟2）分離出的各個(gè)頻率段信號(hào)的小波能量；

4）根據(jù)步驟3）計(jì)算出的小波能量，與Daubechies小波計(jì)算結(jié)果對(duì)比，以判斷軸承所處運(yùn)行狀態(tài)。

步驟2）中脈沖小波變換處理過(guò)程如下：

設(shè)采集的信號(hào)為s(t)，求得信號(hào)s(t)與經(jīng)過(guò)平移和伸縮后的小波函數(shù)ψ(t)的積分：

C(a,b)=∫Rs(t)1aψ(t-ba)dt,a∈R+,b∈R---(1)]]>

式（1）中a是尺度參數(shù)，b是時(shí)間定位參數(shù)；

在脈沖小波變換中,a=2^j,b=k2^j,式中j和k都是整數(shù)；

小波函數(shù)為ψ(t)=(e^iπt-e^-iπt)/iπ；其中ψ_j,k(t)=2^-j/2ψ(2^-jt-k)，式中j和k都是整數(shù)；

設(shè)具有脈沖的小波濾波器g作為小波函數(shù)ψ，它是基于常規(guī)網(wǎng)格ΔZ定義的，其中Δ為采樣周期，脈沖小波分析可以由下式描述：