[發(fā)明專利]一種基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010592368.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111521400B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴偉;李亞洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/045
• 分類號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

信號(hào)獲取，獲取軸承的原始信號(hào)；

包絡(luò)分析，對(duì)所述原始信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)分析，根據(jù)包絡(luò)譜及軸承故障頻率獲得敏感特征集；

EDM狀態(tài)判斷，使用部分已知?dú)v史正常狀態(tài)數(shù)據(jù)，獲得軸承正常狀態(tài)空間，實(shí)時(shí)采集軸承運(yùn)行的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并通過EDM方法判斷當(dāng)前狀態(tài)是否偏離正常狀態(tài)空間；

故障信號(hào)分解與重構(gòu)，對(duì)偏離正常狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，根據(jù)快速譜峭度圖獲得各本征模態(tài)函數(shù)及不同本征模態(tài)函數(shù)組合的重構(gòu)參數(shù)，將重構(gòu)參數(shù)與原始信號(hào)相似度最高的分解信號(hào)作為重構(gòu)信號(hào)；

帶通濾波及包絡(luò)分析，將重構(gòu)信號(hào)的中心頻率及帶寬作為帶寬濾波器的參數(shù)，對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)濾波后信號(hào)進(jìn)行平方包絡(luò)并得到其包絡(luò)譜；以及

故障類型診斷，根據(jù)所述軸承的不同故障頻率計(jì)算軸承的故障部位百分比，并判斷當(dāng)前軸承的故障部位；

其中所述EDM狀態(tài)判斷步驟包括：

計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)特征向量與歷史正常狀態(tài)中每個(gè)向量之間的歐幾里得距離序列

其中，D為m行n列歷史正常狀態(tài)空間矩陣，i表示空間中的第i個(gè)特征向量，i＝1,2,...,n，k表示特征向量的第k個(gè)特征值，F(xiàn)為軸承當(dāng)前狀態(tài)的特征向量；

將以上序列按照升序排序，并標(biāo)記序列中的前20個(gè)元素；

從D中選出與標(biāo)記的歐幾里得距離序列相對(duì)應(yīng)的特征向量；

取所選向量的平均值作為當(dāng)前狀態(tài)特征向量的估計(jì)向量F_est；以及

通過歐幾里得距離d(F,F_est)表征兩者之間的偏離程度

2.如權(quán)利要求1所述的基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法，其特征在于，所述包絡(luò)分析步驟包括：

對(duì)原始信號(hào)X(t)作希爾伯特變換

其中，τ為原始信號(hào)中的時(shí)間參數(shù)，X(τ)為X(t)的換元，該式表示原始信號(hào)與系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)h(t)進(jìn)行卷積，t為沖擊響應(yīng)中的時(shí)間參數(shù)；

構(gòu)造解析信號(hào)Z(t)和共軛復(fù)解析信號(hào)Z(t)'

Z(t)＝X(t)+jX(t)'

Z(t)'＝X(t)-jX(t)

其中，j表示特征向量的第j個(gè)特征值；

對(duì)所述解析信號(hào)及共軛復(fù)解析信號(hào)求積重構(gòu)出合成信號(hào)，就可得到平方包絡(luò)信號(hào)

X(t)＝Z(t)Z(t)'。

3.如權(quán)利要求1所述的基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法，其特征在于，所述軸承故障頻率為對(duì)軸承不同故障部位所對(duì)應(yīng)的特征頻率，包括外圈故障頻率、內(nèi)圈故障頻率、保持架故障頻率及滾動(dòng)體故障頻率。

4.如權(quán)利要求1所述的基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法，其特征在于，所述故障信號(hào)分解與重構(gòu)步驟包括：

在所述原始信號(hào)中加入高斯白噪聲，得到混合噪聲信號(hào)；

對(duì)該混合噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到各本征模態(tài)函數(shù)分量；

重復(fù)將不同白噪聲加入原始信號(hào)，并重復(fù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解；以及

將每次經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解所對(duì)應(yīng)的本征模態(tài)函數(shù)分量進(jìn)行平均處理。

5.如權(quán)利要求1所述的基于EDM及譜峭度的軸承早期故障診斷方法，其特征在于，所述故障類型診斷步驟包括：通過得到的包絡(luò)譜計(jì)算軸承各個(gè)故障部位的故障頻率1-3倍頻處的譜峰度并求和，記為A_g，則某種故障的可能性為

其中，P_g為故障部位百分比。