[發明專利]基于自適應濾波解調的機車輪對軸承定量診斷方法

有效

• 申請號: 201910359782.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN109975025B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉一龍;翟智;張興武;陳雪峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種基于自適應濾波解調的機車輪對軸承定量診斷方法，包括參數訓練和實時診斷兩個階段。其中，參數訓練階段遍歷濾波器的長度、步長及頻帶等三個濾波器參數，通過迭代循環實現故障沖擊特征的最優化提取，并自適應確定最佳濾波器參數及最佳包絡譜，進而計算故障程度指標FSI，建立故障程度與故障程度指標FSI的對應關系并確定閾值；實時診斷階段采用參數訓練階段得到的最佳濾波器參數及閾值，對實時采集的輪對軸承信號進行濾波，求解最佳包絡譜，并對比當前故障程度指標與閾值的大小關系，實現輪對軸承的故障報警及定量診斷。

技術領域

本公開涉及一種機車輪對軸承定量診斷方法，特別涉及一種基于自適應濾波解調的輪對軸承定量診斷方法。

背景技術

機車輪對軸承是機車的核心部件之一，其性能狀態的優劣直接影響機車的可靠運行。準確及時的識別軸承運行過程中故障的萌生和演變，定量診斷軸承的故障程度，對保障機車安全運行、避免經濟損失和災難性事故等都具有重大意義。

然而，機車輪對軸承的振動加速度信號無法從機車輪對軸承上直接獲取，通常是在輪對軸承座或者軸箱上獲取，獲取的過程中，振動加速度信號需要經過一定的傳遞路徑，因此，所獲取的振動加速度信號是由輪對軸承振動和其他配合零部件振動共同混合而成的，勢必混入了大量的噪聲和不必要的振動信號。常規的濾波方法及現代信號處理方法雖然能在一定程度上降低白噪聲的影響，但無法除掉與機車輪對軸承相鄰的零部件的振動干擾，從而降低了診斷的準確性。此外，由于現有的故障程度指標容易受到外界工況影響，不能有效反映實際輪對軸承的故障程度，導致不能在早期對輪對軸承故障進行定量診斷，造成很大的安全隱患。

發明內容

針對上述不足，本公開的目的在于提供一種基于自適應濾波解調的機車輪對軸承定量診斷方法，能夠自動分析機車輪對軸承與其他部件的振動，突出機車輪對軸承故障信號中的沖擊成分，自適應濾除無效成分，定量識別機車輪對軸承故障程度，預防重大事故的發生。

本公開通過以下技術方案實現上述目的：

一種基于自適應濾波解調的機車輪對軸承定量診斷方法，包括參數訓練和實時診斷兩個階段；其中，參數訓練階段包括如下步驟：

S11：采集已知故障程度的機車輪對軸承的振動加速度信號x；

S12：設定濾波器的長度和步長范圍分別為L、L_Δ，以不同濾波器的長度L_i、不同濾波器步長以及不同濾波器頻帶B_l組成濾波器數組W_i，j，l；將所述振動加速度信號x輸入根據所述濾波器數組W_i，j，j確定的帶通濾波器中進行濾波，輸出信號定義為s_i，j，j；

S13：對所述輸出信號s_i，j，j進行希爾伯特包絡解調，得到包絡譜Z_i，j，l；

S14：計算所述包絡譜Z_i，j，l的噪聲指標E_i，j，l，并循環執行步驟S12至步驟S14，直至得到所有包絡譜Z_i，j，l的噪聲指標E_i，j，l；

S15：選取所有噪聲指標E_i，j，l中的最小值E_opt，將該最小值所對應的濾波器的濾波器頻帶B_opt、濾波器長度L_opt、濾波器步長作為最佳濾波器參數，記錄為最佳濾波器參數濾波后的振動加速度信號記錄為s_opt；

S16：對所述最佳濾波器參數濾波后的振動加速度信號s_opt進行希爾伯特解調，獲得自適應濾波解調后的最佳包絡譜Z_opt；

S17：計算步驟S16中所得最佳包絡譜Z_opt的故障程度指標FSI；