[發(fā)明專利]一種滾動軸承復(fù)合故障提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710695141.3
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107506710A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁志通;王文劍;靳玉川;王立坤;張永光;董海洋;劉水洋;王海蓮;張金鋼;張雄;萬書亭
• 申請（專利權(quán)）人: 河北建設(shè)集團(tuán)股份有限公司;華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軸承復(fù)合故障提取方法，尤其涉及一種滾動軸承復(fù)合故障提取方法，屬于軸承故障診斷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

滾動軸承是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的零部件之一，其運(yùn)行狀況是否良好直接影響機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行。實(shí)際工程中，軸承在惡劣的工程條件下運(yùn)行，往往出現(xiàn)多種故障并存的現(xiàn)象。近年來，人們提出的包絡(luò)解調(diào)、小波變換、形態(tài)學(xué)濾波等方法主要針對單故障，對復(fù)合故障分離存在困難。

快速譜峭度圖算法能夠自適應(yīng)的識別共振頻帶并通過包絡(luò)解調(diào)方法提取故障特征，但在實(shí)際應(yīng)用中，多故障源及噪聲的干擾會導(dǎo)致譜峭度圖對共振頻帶的選取不準(zhǔn)確。為提高快速譜峭度分析復(fù)合故障的準(zhǔn)確性，提出一種以最大相關(guān)峭度解卷積作為前置處理，以理論計算所得故障特征頻率作為解卷積周期濾波，進(jìn)而對解卷積所得信號進(jìn)行快速譜峭度分析的軸承復(fù)合故障診斷方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滾動軸承復(fù)合故障提取方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種滾動軸承復(fù)合故障提取方法，包括以下步驟：

步驟1：樣本采集：通過振動加速度傳感器獲得軸承運(yùn)行過程的時域信號樣本集；

步驟2：獲得最優(yōu)化解卷積濾波參數(shù)：以自適應(yīng)尋優(yōu)方法在預(yù)設(shè)的解卷積周期尋優(yōu)區(qū)間及濾波器長度尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)以峭度值最大化為尋優(yōu)指標(biāo)，尋得最佳解卷積濾波參數(shù)組合(T_*,L_*)，T_*為最優(yōu)解卷積周期，L_*為最優(yōu)濾波器長度；

步驟3：濾波：分別使用預(yù)置的內(nèi)圈故障參數(shù)、外圈故障參數(shù)、滾動體故障參數(shù)、保持架故障參數(shù)，在最優(yōu)化濾波參數(shù)條件下濾波時域信號樣本集，得到與內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障、保持架故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)；

步驟4：確定故障類型：分別對與內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障、保持架故障對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行快速譜峭度分析，通過快速譜峭度圖確定共振中心頻率及帶寬，再以共振中心頻率及帶寬為參數(shù)分別對與內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障、保持架故障對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行快速譜峭度濾波，提取相應(yīng)輸出數(shù)據(jù)的包絡(luò)譜頻率特征，分別計算與理論計算故障特征頻率的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性判定時域信號樣本集對應(yīng)的故障類型。

所述步驟2中最優(yōu)解卷積周期中心為f_s為采樣頻率，f_*為故障特征頻率，解卷積周期尋優(yōu)區(qū)間為濾波器長度尋優(yōu)區(qū)間[50,300]。

所述時域信號樣本集對應(yīng)一種故障類型，最大相關(guān)性對應(yīng)的故障類型為時域信號樣本集所對應(yīng)的故障類型。

所述時域信號樣本集對應(yīng)一種以上故障類型，根據(jù)相關(guān)性是否大于預(yù)設(shè)相應(yīng)故障相關(guān)性閾值判定其對應(yīng)的故障類型。

與內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障、保持架故障對應(yīng)的最優(yōu)化濾波參數(shù)分別在預(yù)置的內(nèi)圈故障參數(shù)、外圈故障參數(shù)、滾動體故障參數(shù)、保持架故障參數(shù)條件下求取。

所述最優(yōu)化解卷積濾波參數(shù)使用粒子群尋優(yōu)方法在預(yù)設(shè)的解卷積周期尋優(yōu)區(qū)間及濾波器長度尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)以峭度值最大化尋優(yōu)求取。

采用上述技術(shù)方案所取得的技術(shù)效果在于：

1、本發(fā)明可以準(zhǔn)確識別故障敏感頻帶并進(jìn)行濾波，通過對比四組信號包絡(luò)譜與理論計算所得故障特征頻率的對應(yīng)關(guān)系，可以判別原復(fù)合故障信號的故障類型。

2、本發(fā)明采取經(jīng)驗(yàn)區(qū)間內(nèi)的粒子群尋優(yōu)方法選擇最大相關(guān)峭度解卷積參數(shù)，能夠提高參數(shù)選擇的準(zhǔn)確性和自適應(yīng)性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的時域信號樣本集；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的與內(nèi)圈故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的與外圈故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的與滾動體故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的與保持架故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的與內(nèi)圈故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)的快速譜峭度圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的與外圈故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)的快速譜峭度圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的與滾動體故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)的快速譜峭度圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例的與保持架故障相對應(yīng)的解卷積濾波輸出數(shù)據(jù)的快速譜峭度圖；