基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法
【專利摘要】一種基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法：(1)獲取無故障軸承的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱/無量綱參數(shù)；(2)獲取軸承待診斷時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱/無量綱參數(shù)，并與無故障下的有量綱/無量綱參數(shù)進(jìn)行比較；(3)計(jì)算診斷時(shí)刻參數(shù)與無故障時(shí)刻參數(shù)的百分比值，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)域的軸承狀態(tài)在線監(jiān)測；(4)獲取軸承型號(hào)和尺寸信息并計(jì)算其BPFI、BPFO、BSF、FTF；(5)帶通濾波；(6)利用Hilbert變換求取帶通濾波后振動(dòng)信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)；(7)對包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行FFT分析，求取包絡(luò)譜；(8)通過最大值搜索的方式搜索前15個(gè)最大值，并與軸承故障特征頻率和轉(zhuǎn)頻進(jìn)行比對；(9)依據(jù)結(jié)果進(jìn)行有無故障判斷及定位。
【專利說明】基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承的故障診斷方法，尤其是涉及一種基于時(shí)域與頻域狀 態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高速滾動(dòng)軸承在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。雖然其制造公差要求很嚴(yán)，但 由于在運(yùn)行過程中軸承往往承受著很大的動(dòng)載荷，加上經(jīng)常存在的潤滑不當(dāng)、灰塵污染、潮 氣腐蝕、安裝時(shí)的磕傷刮傷等，只有10%到20%的軸承能達(dá)到它們的設(shè)計(jì)壽命。軸承故障 會(huì)導(dǎo)致整機(jī)工作的不正常，嚴(yán)重的軸承故障甚至?xí)斐烧麢C(jī)的失效，從而導(dǎo)致高昂的維修 費(fèi)用。因此，軸承狀態(tài)監(jiān)測在旋轉(zhuǎn)設(shè)備預(yù)防性維修領(lǐng)域中占據(jù)極其重要的地位，也是當(dāng)今的 研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
[0003] 時(shí)域診斷是一種快速但粗趟的診斷方法，能根據(jù)給定的闊值判斷高速滾動(dòng)軸承是 否存在故障W及判別故障嚴(yán)重程度，但由于是采用宏觀的統(tǒng)計(jì)量作為故障征兆，因此無法 進(jìn)行進(jìn)一步的故障定位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種精度較高、所需先驗(yàn)信息少的基于時(shí) 域和頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，能有效地判斷高速滾動(dòng)軸承有無故障及 進(jìn)行故障定位。
[0005] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，其特征是包括W下 步驟：
[0007]Sl獲取無故障軸承在高速重載工況下的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱及 無量綱參數(shù)，W此作為基準(zhǔn)；
[0008]S2獲取軸承診斷時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱及無量綱參數(shù)，并 與基準(zhǔn)條件下的有量綱及無量綱參數(shù)進(jìn)行比較；
[0009]S3通過計(jì)算診斷時(shí)刻參數(shù)與無故障時(shí)刻參數(shù)的百分比值，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)域的軸承狀 態(tài)在線監(jiān)測；
[0010] S4獲取軸承型號(hào)和尺寸信息，并計(jì)算或直接從軸承生產(chǎn)單位獲取BPFI、BPF0、 BSF.FTF；；
[0011] S5基于局部峭度最大化的原則對軸承診斷時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；
[0012]S6利用HHbed變換求取帶通濾波后信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)；
[0013]S7對包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行FFT分析，求取包絡(luò)譜；
[0014]S8通過最大值搜索的方式搜索包絡(luò)譜尖峰前15個(gè)最大值，并與步驟S4得到的軸 承故障特征頻率和轉(zhuǎn)頻進(jìn)行比對；
[0015]S9依據(jù)上述結(jié)果進(jìn)行有無故障判斷及進(jìn)行故障定位。（現(xiàn)有技術(shù)）
[0016] 所述的步驟SI和S2的降噪處理指采用自適應(yīng)闊值小波降噪處理，所述的有量綱 /無量綱參數(shù)計(jì)算如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，其特征是包括以下步 驟： Sl獲取無故障軸承在高速重載工況下的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱及無量 綱參數(shù)，以此作為基準(zhǔn)； S2獲取軸承診斷時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)降噪處理后計(jì)算其有量綱及無量綱參數(shù)，并與基 準(zhǔn)條件下的有量綱及無量綱參數(shù)進(jìn)行比較； S3通過計(jì)算診斷時(shí)刻參數(shù)與無故障時(shí)刻參數(shù)的百分比值，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)域的軸承狀態(tài)在 線監(jiān)測； S4獲取軸承型號(hào)和尺寸信息，計(jì)算或直接從軸承生產(chǎn)單位獲取BPFI、BPFO、BSF、FTF ;; S5基于局部峭度最大化的原則對軸承診斷時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波； S6利用Hilbert變換求取帶通濾波后信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)； S7對包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行FFT分析，求取包絡(luò)譜； S8通過最大值搜索的方式搜索包絡(luò)譜尖峰前15個(gè)最大值，并與步驟S4得到的軸承故 障特征頻率進(jìn)行比對； S9依據(jù)上述結(jié)果進(jìn)行有無故障判斷及進(jìn)行故障定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，其 特征是：所述的步驟Sl和S2的降噪處理指采用自適應(yīng)閾值小波降噪處理；所述的計(jì)算有 量綱/無量綱參數(shù)如下：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，其 特征是：所述的步驟S3具體包括以下子步驟： S3-1將步驟S2所得的診斷時(shí)刻振動(dòng)信號(hào)有或無量綱參數(shù)Yi對應(yīng)除以步驟Sl所得的 無故障時(shí)刻振動(dòng)信號(hào)有或無量綱基準(zhǔn)參數(shù)Xi得K值，即K = Yi/Xi ; Xi為有量綱或無量綱參數(shù)的基準(zhǔn)，Yi為待分析信號(hào)經(jīng)過計(jì)算得到的有量綱或無量綱 參數(shù)； S3-2將最大的K值與有無故障判別閾值a比較； S3-3若K小于a，則判別軸承正常，結(jié)束；否則，判別軸承故障，進(jìn)入下一步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)域與頻域狀態(tài)監(jiān)測的高速滾動(dòng)軸承故障診斷方法，其 特征是：所述的步驟S4具體為：
其中， BPFI-滾動(dòng)體過內(nèi)滾道故障特征頻率，BPFO-滾動(dòng)體過外滾道故障特征頻率，BSF-滾動(dòng) 體故障自旋頻率，F(xiàn)TF-保持架故障特征頻率，n-滾動(dòng)體個(gè)數(shù)，f；-內(nèi)滾道旋轉(zhuǎn)頻率，d-滾動(dòng) 體直徑，D-軸承節(jié)圓直徑，-滾動(dòng)體接觸角。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK104359674SQ201410560051
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】馮永新, 劉石, 任錦勝, 楊蘋 申請人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院