[發(fā)明專利]一種基于倒譜偽邊距的軸承單點(diǎn)故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810382450.X
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108593296B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫永健;王孝紅
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 37240 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))
• 代理人: 高強(qiáng)

本發(fā)明提出了一種新的基于倒譜邊偽距的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，包括：根據(jù)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號計(jì)算其倒譜；根據(jù)原始監(jiān)測信號計(jì)算時(shí)域內(nèi)方差；根據(jù)倒譜信號計(jì)算相應(yīng)偽邊距；根據(jù)倒譜偽邊距指標(biāo)分布情況計(jì)算并確定區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)分空間維度n；順次提取第i維區(qū)分空間中的偽邊距絕對值；計(jì)算并確定故障特征提取與診斷偽邊距標(biāo)定值，用以區(qū)分故障特征信號。本發(fā)明可以對滾動(dòng)軸承單點(diǎn)故障特征信號進(jìn)行有效提取，并且診斷結(jié)果具有較高的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承故障診斷領(lǐng)域，特別是涉及滾動(dòng)軸承單點(diǎn)故障特征信號提取與診斷方法。

背景技術(shù)

軸承是很多大型現(xiàn)代設(shè)備中用來承受各種負(fù)載與壓力常用的部件。長時(shí)間的持續(xù)工作會在軸承的某些部位引起一些故障，而且這種狀態(tài)會影響設(shè)備甚至整個(gè)工作過程的安全性。常用滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈，外圈和滾珠組成，這些部位都有可能會出現(xiàn)單一故障或者復(fù)雜故障。

滾動(dòng)軸承在正常工況或者某種故障情況下，振動(dòng)信號表現(xiàn)出的頻率特征并不一致。根據(jù)頻率特性的不同，目前可以實(shí)施基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷方法，其實(shí)施方法主要是把軸承運(yùn)行時(shí)域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，再根據(jù)頻域中信號特征的不同，采用多種模式分類方法，例如支持向量機(jī)，Fisher判別分析等，有效的區(qū)分正常工況和故障工況。但是由于滾動(dòng)軸承在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生海量振動(dòng)信號，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法耗時(shí)較長，時(shí)域和頻域計(jì)算容易陷入維數(shù)災(zāi)難。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的而目的在于提供一種滾動(dòng)軸承單點(diǎn)故障診斷方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對滾動(dòng)軸承單點(diǎn)故障診斷過于復(fù)雜的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種滾動(dòng)軸承單點(diǎn)故障診斷方法，其特征在于，所述方法包括：采集滾動(dòng)軸承運(yùn)行時(shí)的時(shí)域振動(dòng)信號，并根據(jù)振動(dòng)信號計(jì)算其倒譜；根據(jù)采集到的時(shí)域振動(dòng)信號，計(jì)算其時(shí)域內(nèi)方差數(shù)值；根據(jù)倒譜信號計(jì)算相應(yīng)偽邊距；根據(jù)倒譜偽邊距指標(biāo)分布情況計(jì)算并確定區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)分空間維度n；順次提取第i維度區(qū)分空間中偽邊距絕對值；計(jì)算并確定故障特征信號提取與診斷偽邊距標(biāo)定值，用以區(qū)分故障信號。

優(yōu)選地，計(jì)算滾動(dòng)軸承時(shí)域振動(dòng)信號倒譜具體為；其中f是滾動(dòng)軸承時(shí)域振動(dòng)信號，是原始時(shí)間信號，的功率譜，log是做對數(shù)運(yùn)算， 是逆傅里葉變換。

優(yōu)選地，計(jì)算滾動(dòng)軸承時(shí)域振動(dòng)信號方差具體為；其中N采樣點(diǎn)數(shù)，x_i是i時(shí)刻滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號幅值， 是長度為N的滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號樣本值的均值。

優(yōu)選地，計(jì)算第i維區(qū)分空間中倒譜正、負(fù)偽邊距，具體為

；其中，是倒譜正邊沿的前n個(gè)最大值，是倒譜負(fù)邊沿絕對值前n個(gè)最大值。D_i+和D_i-分別是第i維空間中的正邊沿偽距和負(fù)邊沿偽距。

優(yōu)選地，根據(jù)倒譜正、負(fù)偽距數(shù)值，依次從低維向高維遞推，確定區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)分空間維度n。當(dāng)面臨復(fù)雜的故障情況時(shí)，應(yīng)確定更高維的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，而在高維空間中（），應(yīng)該劃分出更多的倒譜邊偽距等級。

優(yōu)選地，順次提取第i維區(qū)分空間中的倒譜正負(fù)邊沿偽距最大值的絕對值具體為：