[發明專利]一種滾動軸承保持架故障的自診斷方法

有效

• 申請號: 202010059189.7
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111238812B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 閆柯;康偉;朱永生;洪軍;袁倩倩;劉煜煒;任智軍
• 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: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種滾動軸承保持架故障的自診斷方法，通過高精度快速濾波器組對振動信號進行快速濾波，再根據各濾波后信號的均方包絡自相關信號的譜峭度選出最優信號并計算其包絡譜，然后根據保持架理論故障特征頻率自動選擇前M階實際故障特征頻率，再根據頻譜的統計特性自動找出滿足概率要求的閾值，最后計算循環平穩全局測試指標和故障發生率，實現了滾動軸承保持架故障的自診斷，本發明給出了一種自動診斷滾動軸承保持架故障的方法，為智能軸承分析滾動軸承保持架故障提供了一種有效的自診斷工具。

技術領域

本發明涉及故障診斷技術與信號處理分析技術領域，特別涉及一種滾動軸承保持架故障的自診斷方法。

背景技術

保持架作為滾動軸承的重要零件，其故障嚴重影響滾動軸承的正常工作。為及時診斷保持架故障，可通過分析其振動特征完成診斷。但保持架故障信號通常較為微弱，極易淹沒在背景噪聲中，有必要進行相關的信號處理以削弱噪聲干擾。此外，傳統診斷通常要求專家決策，診斷結果與專家經驗密切相關，且存在時間成本的問題。因此，有必要發展保持架故障的自診斷方法。

高精度快速濾波器組包含多層濾波器組，其每層濾波器組又含多個中心頻率不同但分辨率相同的濾波器，可實現振動信號的多頻帶濾波。該濾波器組基于一組準解析低通濾波器和高通濾波器構建，并使用了1/3-二叉樹結構的形式，在快速濾波的同時亦能夠提高精度。基于快速峭度圖的軸承故障診斷方法是一種經典的故障特征提取方法，其分解信號時使用了上述濾波器組，并直接利用濾波后信號的譜峭度選擇合適的濾波后信號提取故障特征，未受干擾時該方法可有效提取故障特征。但由于峭度對沖擊特征極其敏感，一旦振動信號中存在異常沖擊干擾時，保持架的微弱故障信號將難以提取。自相關分析用于定量確定原信號與其時延信號的相似程度，可用于提取信號中的周期特性，克服異常沖擊等干擾噪聲的影響。但該方法單獨使用容易引入信號中的周期干擾。此外，當滾動軸承保持架故障特征信號被提取后，其診斷通常要通過專家進行辨識，不利于實時在線診斷。為克服該問題，可使用保持架的理論故障特征頻率進行識別，但由于滑移因素的影響，實際故障特征頻率往往與理論故障特征頻率并不相等，難以有效完成自診斷。且由于采集到的信號受噪聲干擾，直接對原始信號的頻譜進行保持架故障自診斷的效果較差。因此，有必要先增強信號中的微弱保持架故障信號，再自動識別實際故障特征頻率以自診斷保持架故障。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供了一種滾動軸承保持架故障的自診斷方法，通過高精度快速濾波器組對振動信號進行快速濾波，再根據各濾波后信號的均方包絡自相關信號的譜峭度選出最優信號并計算其包絡譜，然后根據保持架理論故障特征頻率自動選擇前M階實際故障特征頻率，再根據頻譜的統計特性自動找出滿足概率要求的閾值，最后計算循環平穩全局測試指標和故障發生率，解決了滾動軸承保持架故障診斷時依靠專家決策的問題，實現了滾動軸承保持架故障的自診斷。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種滾動軸承保持架故障的自診斷方法，所述方法的具體步驟如下：

Step1、采集滾動軸承的振動加速度信號s(t)；

Step2、利用結構為1/3-二叉樹形式的高精度快速濾波器組對信號進行濾波處理，得到N層濾波后的信號s_ni(t)，n表示第n層濾波器組，i表示第n層濾波器組的第i個濾波器，且i＝2，…，2ⁿ-1；

Step3、根據譜峭度從步驟2所得各濾波后信號s_ni(t)中篩選最優信號，具體為對信號s_ni(t)進行均方包絡解調，再計算解調信號的自相關函數的譜峭度，并比較大小，值最大的對應信號即為最優信號，然后，提取該信號的均方包絡譜y(f)；