[發明專利]一種滾動軸承故障檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202110097070.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112903296B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張金鳳;陳利;劉偉;張曉潮;李繼猛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種滾動軸承故障檢測方法，其特征在于，包括：

獲取待檢測的滾動軸承的振動信號；

對所述振動信號進行傅里葉變換確定離散幅值譜；

利用基于譜包絡的頻譜分割方法對所述幅值譜進行自動劃分，得到多個連續區間；并確定所述連續區間的數量以及每個所述連續區間的最大譜峰頻率；

將連續區間的數量以及每個所述連續區間的最大譜峰頻率作為變分模態分解算法的輸入參數，并利用確定輸入參數后的變分模態分解算法對所述振動信號進行分解，得到多個模式分量；所述輸入參數包括模式的數量和每個模式的初始中心頻率；

利用每個所述模式分量的包絡譜對所述待檢測的滾動軸承進行故障檢測；

所述將連續區間的數量以及每個所述連續區間的最大譜峰頻率作為變分模態分解算法的輸入參數，并利用確定輸入參數后的變分模態分解算法對所述振動信號進行分解，得到多個模式分量，具體包括：

將所述連續區間的數量作為所述變分模態分解算法的模式的數量；

將每個所述連續區間的最大譜峰頻率作為每個模式的初始中心頻率。

2.根據權利要求1所述的一種滾動軸承故障檢測方法，其特征在于，所述對所述振動信號進行傅里葉變換確定離散幅值譜，具體包括：

利用公式對所述振動信號進行傅里葉變換；

利用公式確定離散幅值譜；

其中，為離散的振動信號x(n)的離散傅里葉變換結果，X(k)為離散幅值譜，N為離散的振動信號x(n)的長度，n為離散的振動信號的序號，和k均為正整數。

3.根據權利要求2所述的一種滾動軸承故障檢測方法，其特征在于，所述利用基于譜包絡的頻譜分割方法對所述幅值譜進行自動劃分，得到多個連續區間，具體包括：

確定所述離散幅值譜的所有局部極大值及其坐標，并利用三次樣條插值確定所述離散幅值譜的譜包絡；

將長度為(W_d-1)/2的零值序列分別添加到所述譜包絡的首尾兩端，構成長度為N/2+W_d-1的序列；

然后利用寬度為W_d的滑動窗以逐點移動的方式將所述序列分割成J＝N/2個片段；

利用最大值濾波器依次對得到J個所述片段進行處理，得到處理后的譜包絡；

利用由細到粗的直方圖分割算法將處理后的譜包絡自動分割成P段，得到離散幅值譜的初始分割邊界和初始的區間；

根據所述初始分割邊界，確定每個初始的區間內的離散幅值譜的最大幅值及對應的橫坐標，并利用三次樣條插值進行擬合；

將擬合確定的曲線作為所述離散幅值譜的新的譜包絡，然后返回所述將長度為(W_d-1)/2的零值序列分別添加到所述譜包絡的首尾兩端，構成長度為N/2+W_d-1的序列的步驟，得到最終的分割邊界；

根據所述最終的分割邊界得到多個連續區間。

4.一種滾動軸承故障檢測系統，其特征在于，包括：

振動信號獲取模塊，用于獲取待檢測的滾動軸承的振動信號；

離散幅值譜確定模塊，用于對所述振動信號進行傅里葉變換確定離散幅值譜；

連續區間的參數確定模塊，用于利用基于譜包絡的頻譜分割方法對所述幅值譜進行自動劃分，得到多個連續區間；并確定所述連續區間的數量以及每個所述連續區間的最大譜峰頻率；

模式分量確定模塊，用于將連續區間的數量以及每個所述連續區間的最大譜峰頻率作為變分模態分解算法的輸入參數，并利用確定輸入參數后的變分模態分解算法對所述振動信號進行分解，得到多個模式分量；所述輸入參數包括模式的數量和每個模式的初始中心頻率；

故障檢測模塊，用于利用每個所述模式分量的包絡譜對所述待檢測的滾動軸承進行故障檢測；

所述模式分量確定模塊具體包括：

模式的數量確定單元，用于將所述連續區間的數量作為所述變分模態分解算法的模式的數量；

模式的初始中心頻率確定單元，用于將每個所述連續區間的最大譜峰頻率作為每個模式的初始中心頻率。