[發(fā)明專利]一種基于循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)的列車軸承自主故障識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110264292.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN113029569B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛格;鐘槭畑;李哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/045
• 分類號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)的列車軸承自主故障識(shí)別方法，其特征在于，包括：

步驟S1：通過加速度傳感器采集列車軸承的振動(dòng)信號(hào)；

步驟S2:計(jì)算所述振動(dòng)信號(hào)的譜相干性，根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)的譜相干性計(jì)算循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)，并根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)的譜頻率的分布特性對(duì)相應(yīng)的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；

步驟S3：根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)原理，設(shè)置顯著性水平，建立二元假設(shè)模型；

步驟S4：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)在選定的頻帶上進(jìn)行積分得到增強(qiáng)循環(huán)指數(shù)，根據(jù)增強(qiáng)循環(huán)指數(shù)的直方圖計(jì)算故障判斷閾值；

步驟S5：計(jì)算列車軸承各個(gè)部位的故障特征頻率及其倍頻的窄帶；

步驟S6：根據(jù)增強(qiáng)循環(huán)指數(shù)和列車軸承各個(gè)部位的故障特征頻率的倍頻的窄帶計(jì)算各次諧波的故障概率值，根據(jù)各次諧波的故障概率值計(jì)算出各部位的加權(quán)故障指數(shù)；

步驟S7：計(jì)算所有超過所述故障判斷閾值的增強(qiáng)循環(huán)指數(shù)的峰值中位數(shù)，得到二元假設(shè)模型的判斷閾值，將各部位的加權(quán)故障指數(shù)與所述二元假設(shè)模型的判斷閾值進(jìn)比較，根據(jù)比較結(jié)果確定軸承各個(gè)部位是否存在故障；

所述的步驟S2具體包括：

S21：設(shè)使用加速度傳感器采集的時(shí)間t處的振動(dòng)信號(hào)為x(t)，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)x(t)在時(shí)間t與時(shí)間延遲τ下的自相關(guān)函數(shù)R_x(t,τ)：

R_x(t,τ)＝E{x(t)x(t-τ)^*}

其中，E表示數(shù)學(xué)期望運(yùn)算，^*表示復(fù)共軛運(yùn)算；

S22：計(jì)算振動(dòng)信號(hào)x(t)的自相關(guān)函數(shù)R_x(t,τ)對(duì)應(yīng)于時(shí)間延遲τ的頻譜:

其中，f_k表示離散化的譜頻率，f_k＝kΔf，k為譜頻率的第k個(gè)頻率點(diǎn)，Δf為譜頻率分辨率，F(xiàn)T表示傅里葉變換；

S23:計(jì)算振動(dòng)信號(hào)x(t)的譜相關(guān)性：

其中，α為循環(huán)頻率，T為時(shí)間范圍，j為虛數(shù)單位；

S24:計(jì)算振動(dòng)信號(hào)x(t)的譜相干性：

S25:基于譜相干性計(jì)算對(duì)應(yīng)于譜頻率f_k處的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)C_x(α；f_k)：

S26：對(duì)循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)C_x(α；f_k)進(jìn)行離散化，并根據(jù)譜頻率f_k的分布特性對(duì)相應(yīng)的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

其中，α_i＝iΔα，i＝0,1,2,…,α_imax，α_imax為循環(huán)頻率的上限，Δα為循環(huán)頻率分辨率，MED(C_x(α_i；f_k))為代表對(duì)應(yīng)于譜頻率f_k處的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)的移動(dòng)中位數(shù)，MAD(C_x(α_i；f_k))代表對(duì)應(yīng)于譜頻率f_k處的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)的移動(dòng)中位數(shù)的絕對(duì)離差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟S3具體包括：根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)原理，建立如下的二元假設(shè)模型：

在顯著性水平為p的條件下，所設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)量中不超過直方圖(1-p)100％分位點(diǎn)的值被認(rèn)為接受所述二元假設(shè)模型中的H₀假設(shè)，超過直方圖(1-p)100％分位點(diǎn)的值被認(rèn)為接受所述二元假設(shè)模型中的H₁假設(shè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4步驟包括：

S41：在選定的頻率范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的循環(huán)強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行積分，得到服從穩(wěn)定分布的增強(qiáng)循環(huán)指數(shù)：

其中，l,h分別對(duì)應(yīng)于選定譜頻率的求和下限和上限；

S42：計(jì)算CS(α_i)的直方圖，取(1-p)100％分位點(diǎn)作為閾值t_1-p。