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    重庆时时彩毒胆命中率: 一种滚动轴承的故障诊断方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610397231.X

    申请日:

    2016.06.07

    公开号:

    CN105938468A

    公开日:

    2016.09.14

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G06F 17/14申请公布日:20160914|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/14申请日:20160607|||公开
    IPC分类号: G06F17/14; G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G06F17/14
    申请人: 北京交通大学
    发明人: 魏秀琨; 朱明; 贾利民; 王腾腾; 张晓中; 闫冬
    地址: 100044 北京市海淀区上园村3号
    优先权:
    专利代理机构: 北京正理专利代理有限公司 11257 代理人: 付生辉;段俊峰
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610397231.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.12.18|||2016.10.19|||2016.09.14

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种滚动轴承的故障诊断方法,包括如下步骤:S1、计算滚动轴承的故障特征频率;S2、获取滚动轴承的待检测加速度信号;S3、对待检测加速度信号进行希尔伯特变换,计算得到希尔伯特包络解调信号;S4、对希尔伯特包络解调信号进行基于标准化变换的随机共振处理,得到载波频率和输出信号;S5、对输出信号进行快速傅里叶变换得到输出信号频谱峰值,并根据载波频率参数和输出信号频谱峰值得到待检测加速度信号特征频率;S6、将待检测加速度信号特征频率与故障特征频率进行比较,得到诊断结果。本发明能够对滚动轴承的故障进行诊断识别,特别是能够对强噪声背景下滚动轴承的早期故障进行诊断识别。

    权利要求书

    1.一种滚动轴承的故障诊断方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
    S1、计算滚动轴承的故障特征频率;
    S2、获取滚动轴承的待检测加速度信号;
    S3、对待检测加速度信号进行希尔伯特变换,计算得到希尔伯特包络解
    调信号;
    S4、对希尔伯特包络解调信号进行基于标准化变换的随机共振处理,得
    到载波频率和输出信号;
    S5、对输出信号进行快速傅里叶变换得到输出信号频谱峰值,并根据载
    波频率参数和输出信号频谱峰值得到待检测加速度信号特征频率;
    S6、将待检测加速度信号特征频率与故障特征频率进行比较,得到诊断
    结果。
    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中计算滚动轴承
    的故障特征频率的公式为:
    <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>S</mi> <mi>&beta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>S</mi> <mi>&beta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>&lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>S</mi> <mi>&beta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>&rsqb;</mo> </mrow>
    <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>S</mi> <mi>&beta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    其中,Fout为滚动轴承外圈故障的特征频率,Fin为滚动轴承内圈故障的特
    征频率,Fb为滚动轴承滚动体故障的特征频率,Fc为滚动轴承保持架故障的
    特征频率,fr为滚动轴承的内圈随轴旋转的转速,D为滚动轴承的节径,d为
    滚动轴承滚动体的直径,β为接触角,n为滚动轴承滚动体的个数。
    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2进一步包括如下
    子步骤:
    S2.1、通过轴箱上安装的加速度信号传感器测量得到滚动轴承的振动加速
    度信号;
    S2.2、对滚动轴承的振动加速度信号依次进行模数转换和数字滤波后得到
    滚动轴承的待检测加速度信号u(t)。
    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S3进一步包括如下
    子步骤:
    S3.1、对待检测加速度信号u(t)进行希尔伯特变换得到公式如下:
    <mrow> <mover> <mi>u</mi> <mo>^</mo> </mover> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>&pi;</mi> </mfrac> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>&infin;</mi> </mrow> <mrow> <mo>+</mo> <mi>&infin;</mi> </mrow> </msubsup> <mfrac> <mrow> <mi>u</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>&tau;</mi> </mrow> </mfrac> <mi>d</mi> <mi>&tau;</mi> <mo>=</mo> <mi>u</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>&pi;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
    其中,τ为时间参数;
    S3.2、计算得到分析信号z(t),公式如下:
    <mrow> <mi>z</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>u</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>j</mi> <mover> <mi>u</mi> <mo>^</mo> </mover> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
    其中,j为虚数单位;
    S3.3、计算得到待检测加速度信号u(t)的希尔伯特包络解调信号|z(t)|:
    <mrow> <mo>|</mo> <mi>z</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>u</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>.</mo> </mrow>
    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4进一步包括如下
    子步骤:
    S4.1、将希尔伯特包络解调信号|z(t)|作为目标检测信号s(t),对目标检测
    信号进行频率平移,所谓频率平移,即对目标检测信号s(t)进行调幅调制,是
    对目标检测信号的处理,具体过程为:
    设目标检测信号为幅值为A且频率为f的单一频率余弦信号,即
    s(t)=Acos(2πft),设调制载波信号为Vc=cos(2πfct),使目标检测信号与载
    波信号相乘,并通过调节载波频率fc使f+fc>>1,得到频率平移之后的目标检
    测信号为:
    sm(t)=A0cos(2π(f-fc)t);
    其中,A0=0.5A;
    记差频为Δf=f-fc;
    S4.2、对目标检测信号进行频率压缩,即将数学变换引入经典双
    稳态系统,得到的频率压缩处理后的双稳态系统表达式如下:
    <mrow> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>y</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>&tau;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>3</mn> </msup> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mi>b</mi> <msup> <mi>a</mi> <mn>3</mn> </msup> </mfrac> </msqrt> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>&tau;</mi> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mi>b</mi> <msup> <mi>a</mi> <mn>3</mn> </msup> </mfrac> </msqrt> <mi>&Gamma;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
    其中,y为输出信号;为频率压缩过程的输入信号;τ为时间参数;a、
    b均为大于零的实数,分别为经典双稳态系统中的结构参数;Γ(τ)表示高斯分
    布白噪声;
    S4.3、将进行过频率平移处理后的目标检测信号代入频率压缩处理后的双
    稳态系统中,得到:
    <mrow> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>y</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>&tau;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>3</mn> </msup> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mi>b</mi> <msup> <mi>a</mi> <mn>3</mn> </msup> </mfrac> </msqrt> <msub> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>&Delta;</mi> <mi>f</mi> <mfrac> <mi>&tau;</mi> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mi>b</mi> <msup> <mi>a</mi> <mn>3</mn> </msup> </mfrac> </msqrt> <mi>&Gamma;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
    通过频率平移和平率压缩之后,计算频率为:
    <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>f</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
    通过选取载波频率参数fc和结构参数a使计算频率满足0<fr<<0.1,得
    到载波频率参数fc。
    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S5进一步包括如下
    子步骤:
    S5.1、对输出信号y进行快速傅里叶FFT变换,获得信号频谱峰值f0;
    S5.2、进行信号恢复,得到待检测加速度信号特征频率fh:
    fh=f0+fc。

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    一种 滚动轴承 故障诊断 方法
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