[發明專利]一種礦井提升機主軸裝置的故障診斷方法

在審

• 申請號: 202010370794.6
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111444893A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 胡志峰;李志農
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01H17/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明公開了一種礦井提升機主軸裝置的故障診斷方法，首先選取最優高斯小波基，構建小波包變換，利用構建的小波變換變換對礦井主軸裝置的故障振動信號進行降噪分解，利用峭度指標和能量譜圖指標選擇合適的重構信號分量，將同步提取變換對重構信號進行同步提取，得到的時頻特征能精確表示出故障信號的時頻特征。可以很好的解決單一的同步提取變換方法時頻精度不高，噪聲魯棒性能不強的問題，促進了同步提取變換理論的應用和發展，為礦井提升機主軸裝置的故障診斷提供新的方法。

技術領域

本發明涉及機械設備故障診斷技術，屬于基于小波包降噪分解的同步提取變換故障診斷，特別涉及一種礦井提升機主軸裝置的故障診斷方法。

背景技術

礦井提升機在礦業的生產中具有重要作用。近年來，對礦井提升機的故障診斷的研究受到了廣泛的關注。然而，隨著對礦井提升機故障診斷研究的深入，有關礦井提升機的故障診斷方法研究^[1-8]還存在以下的問題：

1)礦井提升機結構復雜，工況環境差，所采集的振動信號常伴隨高噪聲。如何從高噪信號中分離出微弱但含故障特征的信號，需進一步研究。

2)針對提升機主軸裝置振動信號非線性和非平穩性的特點，如何有效提取主軸裝置振動信號的故障特征，也還有待深入研究。

目前，在相關研究中所提出的單一同步提取變換方法，也存在時頻精度不高，噪聲魯棒性能不強的問題。

發明內容

基于上述技術背景，本發明要解決的技術問題是，提供一種礦井提升機主軸裝置的故障診斷方法，利用小波包降噪分解技術，結合同步提取變換這種新穎的時頻分析工具，以顯著的提取出礦井提升機主軸裝置的故障特征頻率。

本發明采取以下技術方案實現上述目的。一種礦井提升機主軸裝置的故障診斷方法，栲其流程如下：

1)選擇高斯小波基，對礦井主軸裝置的故障振動信號進行小波包降噪處理，得到降噪后的主軸裝置振動信號f(t)；

2)對上述主軸裝置振動信號f(t)進行小波包分解，其分解公式如下；

P_j-1f(t)＝P_jf(t)+D_jf(t)；

其中：

系數x_k^(j)和d_k^(j)的遞推公式如下：

3)利用峭度指標和能量圖譜指標選擇構信號分量，峭度值計算公式如下：

式中：x是信號分量，μ是信號分量的平均值，σ為其標準差；

4)重構信號可定義為：

其中：A(t)為瞬時振幅，為瞬時相位，其一階導數是瞬時頻率

該重構信號需要滿足分離條件：

式中：Δ表示窗函數的頻率支撐范圍；

5)構建同步提取變換時頻圖譜，描述故障信號時頻特征：

故障信號首先需進行短時傅里葉變換，其變換式如下：

式中：是短時傅里葉變換的窗口函數；

因此，同步提取變換表達式為：

從而得到信號的故障信號的時頻表征。

進一步，所述主軸裝置振動信號包括內外圈振動信號和滾動體振動信號。