基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法
2023-10-04 11:11:39 2
基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法
【專利摘要】一種基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法：(1)獲取無故障軸承的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱/無量綱參數；(2)獲取軸承待診斷時刻的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱/無量綱參數，並與無故障下的有量綱/無量綱參數進行比較；(3)計算診斷時刻參數與無故障時刻參數的百分比值，實現基於時域的軸承狀態在線監測；(4)獲取軸承型號和尺寸信息並計算其BPFI、BPFO、BSF、FTF；(5)帶通濾波；(6)利用Hilbert變換求取帶通濾波後振動信號的包絡信號；(7)對包絡信號進行FFT分析，求取包絡譜；(8)通過最大值搜索的方式搜索前15個最大值，並與軸承故障特徵頻率和轉頻進行比對；(9)依據結果進行有無故障判斷及定位。
【專利說明】基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種滾動軸承的故障診斷方法，尤其是涉及一種基於時域與頻域狀 態監測的高速滾動軸承故障診斷方法。
【背景技術】
[0002] 高速滾動軸承在旋轉機械設備中有著廣泛的應用。雖然其製造公差要求很嚴，但 由於在運行過程中軸承往往承受著很大的動載荷，加上經常存在的潤滑不當、灰塵汙染、潮 氣腐蝕、安裝時的磕傷刮傷等，只有10%到20%的軸承能達到它們的設計壽命。軸承故障 會導致整機工作的不正常，嚴重的軸承故障甚至會造成整機的失效，從而導致高昂的維修 費用。因此，軸承狀態監測在旋轉設備預防性維修領域中佔據極其重要的地位，也是當今的 研究熱點與難點。
[0003] 時域診斷是一種快速但粗趟的診斷方法，能根據給定的闊值判斷高速滾動軸承是 否存在故障W及判別故障嚴重程度，但由於是採用宏觀的統計量作為故障徵兆，因此無法 進行進一步的故障定位。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題，就是提供一種精度較高、所需先驗信息少的基於時 域和頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，能有效地判斷高速滾動軸承有無故障及 進行故障定位。
[0005] 解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
[0006] -種基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，其特徵是包括W下 步驟：
[0007]Sl獲取無故障軸承在高速重載工況下的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱及 無量綱參數，W此作為基準；
[0008]S2獲取軸承診斷時刻的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱及無量綱參數，並 與基準條件下的有量綱及無量綱參數進行比較；
[0009]S3通過計算診斷時刻參數與無故障時刻參數的百分比值，實現基於時域的軸承狀 態在線監測；
[0010] S4獲取軸承型號和尺寸信息，並計算或直接從軸承生產單位獲取BPFI、BPF0、 BSF.FTF；；
[0011] S5基於局部峭度最大化的原則對軸承診斷時刻的振動信號進行帶通濾波；
[0012]S6利用HHbed變換求取帶通濾波後信號的包絡信號；
[0013]S7對包絡信號進行FFT分析，求取包絡譜；
[0014]S8通過最大值搜索的方式搜索包絡譜尖峰前15個最大值，並與步驟S4得到的軸 承故障特徵頻率和轉頻進行比對；
[0015]S9依據上述結果進行有無故障判斷及進行故障定位。（現有技術）
[0016] 所述的步驟SI和S2的降噪處理指採用自適應闊值小波降噪處理，所述的有量綱 /無量綱參數計算如下：
【權利要求】
1. 一種基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，其特徵是包括以下步 驟： Sl獲取無故障軸承在高速重載工況下的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱及無量 綱參數，以此作為基準； S2獲取軸承診斷時刻的振動信號，經降噪處理後計算其有量綱及無量綱參數，並與基 準條件下的有量綱及無量綱參數進行比較； S3通過計算診斷時刻參數與無故障時刻參數的百分比值，實現基於時域的軸承狀態在 線監測； S4獲取軸承型號和尺寸信息，計算或直接從軸承生產單位獲取BPFI、BPFO、BSF、FTF ;; S5基於局部峭度最大化的原則對軸承診斷時刻的振動信號進行帶通濾波； S6利用Hilbert變換求取帶通濾波後信號的包絡信號； S7對包絡信號進行FFT分析，求取包絡譜； S8通過最大值搜索的方式搜索包絡譜尖峰前15個最大值，並與步驟S4得到的軸承故 障特徵頻率進行比對； S9依據上述結果進行有無故障判斷及進行故障定位。
2. 根據權利要求1所述的基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，其 特徵是：所述的步驟Sl和S2的降噪處理指採用自適應閾值小波降噪處理；所述的計算有 量綱/無量綱參數如下：
3. 根據權利要求1所述的基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，其 特徵是：所述的步驟S3具體包括以下子步驟： S3-1將步驟S2所得的診斷時刻振動信號有或無量綱參數Yi對應除以步驟Sl所得的 無故障時刻振動信號有或無量綱基準參數Xi得K值，即K = Yi/Xi ; Xi為有量綱或無量綱參數的基準，Yi為待分析信號經過計算得到的有量綱或無量綱 參數； S3-2將最大的K值與有無故障判別閾值a比較； S3-3若K小於a，則判別軸承正常，結束；否則，判別軸承故障，進入下一步驟。
4. 根據權利要求1所述的基於時域與頻域狀態監測的高速滾動軸承故障診斷方法，其 特徵是：所述的步驟S4具體為：
其中， BPFI-滾動體過內滾道故障特徵頻率，BPFO-滾動體過外滾道故障特徵頻率，BSF-滾動 體故障自旋頻率，FTF-保持架故障特徵頻率，n-滾動體個數，f；-內滾道旋轉頻率，d-滾動 體直徑，D-軸承節圓直徑，-滾動體接觸角。
【文檔編號】G01M13/04GK104359674SQ201410560051
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】馮永新, 劉石, 任錦勝, 楊蘋 申請人:廣東電網有限責任公司電力科學研究院