[發(fā)明專利]機械故障診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211421115.9
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115493836B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 楊秦敏;陳旭;曹偉偉;翁得魚;鄧波;張善睿;張琳
• 申請（專利權(quán)）人: 北谷電子有限公司;北谷電子（無錫）有限公司;濼谷科技（上海）有限公司;北谷電子有限公司上海分公司
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/028
• 代理公司: 上海思捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31295
• 代理人: 鐘晶

1.一種機械故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采集齒輪箱的振動數(shù)據(jù)作為原始振動信號；

S2、將所述原始振動信號進行局部均值分解得到多個乘積函數(shù)分量；

S3、分別計算各個乘積函數(shù)分量和所述原始振動信號的相關系數(shù)，對得到的所有相關系數(shù)取指數(shù)后進行歸一化，得到增強后的振動信號；

S4、將所述增強后的振動信號進行多點最優(yōu)最小熵解卷積濾波，得到濾波信號；

S5、對所述濾波信號進行希爾伯特包絡譜分析，將所述希爾伯特包絡譜分析的結(jié)果和預先計算出的軸承理論故障特征的頻率值進行比較，以對所述齒輪箱進行故障診斷；

其中，所述S2具體包括：

S21、確定原始振動信號的所有極值點以及對應的時刻，然后針對每個時刻計算局部均值和局部幅值，表達式如下：

（1）

（2）

S22、將得到的所有局部均值在對應的極值點和時刻值之間添加線段進行連接并進行平滑處理，得到局部均值函數(shù)；

S23、將得到的所有局部幅值在對應的極值點和時刻值之間添加線段進行連接并進行平滑處理，得到包絡估計函數(shù)；

S24、將所述局部均值函數(shù)從所述原始振動信號之中分離出來并除以所述包絡估計函數(shù)，得到結(jié)果記為，表達式如下：

（3）

S25、計算的包絡估計函數(shù)，若，并且，則得到的為純調(diào)頻信號，執(zhí)行S28；反之，則得到的為非純調(diào)頻信號，執(zhí)行S26；其中，

（4）

S26、將作為原始振動信號，重復S21-S25進行迭代計算，得到，，直至是純調(diào)頻信號后執(zhí)行S28；其中，

（5）

S27、將迭代過程中所有的包絡估計函數(shù)相乘作為第一輪迭代得到的包絡信號，并將所述包絡信號與所述純調(diào)頻信號相乘得到第一個乘積函數(shù)分量，表達式如下：

（6）

（7）

S28、將所述第一個乘積函數(shù)分量從所述原始振動信號中分離出來，得到的剩余分量用表示，表達式如下：

（8）

S29、把得到的剩余分量作為原始振動信號，重復S21-S28，得到第二個乘積函數(shù)分量，如此循環(huán)直到得到的最后一個剩余分量為單調(diào)函數(shù)為止，其中，

（9）

……

；

所述S3具體包括：

S31、計算各個乘積函數(shù)分量與所述原始振動信號的相關系數(shù)，表達式如下：

（10）

式中，和為所述原始振動信號中維數(shù)相同的兩個離散信號，和分別為和的均值；

S32、對得到的所有相關系數(shù)取指數(shù)后進行歸一化得到新的相關系數(shù)，表達式如下：

（11）

S33、將得到的新的相關系數(shù)和對應的乘積函數(shù)分量相乘后相加，得到增強后的振動信號，表達式如下：

（12）；

所述S4具體包括：

S41、選擇目標函數(shù)為包絡譜峭度和包絡譜熵的乘積；

S42、根據(jù)所述目標函數(shù)，給定所述多點最優(yōu)最小熵解卷積的濾波器長度，在給定的故障周期范圍內(nèi)選擇對應所述目標函數(shù)最大的周期值；

S43、根據(jù)得到的最大周期值對所述增強后的振動信號進行所述多點最優(yōu)最小熵解卷積濾波，得到所述濾波信號。

2.如權(quán)利要求1所述的機械故障診斷方法，其特征在于，通過安裝在所述齒輪箱的殼體上的振動加速度傳感器采集所述齒輪箱的振動數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求1所述的機械故障診斷方法，其特征在于，對得到的所有相關系數(shù)取指數(shù)后進行歸一化之后，與所述原始振動信號更相似的乘積函數(shù)分量對應的相關系數(shù)變大，與所述原始振動信號不相似的乘積函數(shù)分量對應的相關系數(shù)變小。

4.如權(quán)利要求1所述的機械故障診斷方法，其特征在于，所述S5中，對所述濾波信號進行希爾伯特包絡譜分析的步驟具體包括：

將所述濾波信號經(jīng)過希爾伯特變換得到所述濾波信號的復域部分，將所述濾波信號和所述復域部分相結(jié)合得到所述濾波信號的解析信號，求所述解析信號的模即得到希爾伯特包絡信號，求幅值譜即得到希爾伯特包絡譜。