基于時(shí)域返采樣的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法.pdf

1、滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛、最關(guān)鍵、也是最易損壞的零件之一，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到整臺(tái)機(jī)器或整個(gè)系統(tǒng)的性能。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，軸承故障會(huì)引起故障沖擊，從而引發(fā)系統(tǒng)的激振現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)該振動(dòng)信號(hào)的處理和分析，便可了解軸承實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)和故障類型。因此，基于振動(dòng)分析法的軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷一直是業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。共振解調(diào)法作為軸承振動(dòng)分析法中最系統(tǒng)、最有效的方法，其成功應(yīng)用需確保兩個(gè)前提，一是轉(zhuǎn)速基本恒定，二是無(wú)強(qiáng)烈噪聲干擾。而實(shí)際運(yùn)行中啟

2、停頻繁、處于變轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的設(shè)備不在少數(shù)，同時(shí)，作為支撐傳動(dòng)軸系的基本部件，其振動(dòng)監(jiān)測(cè)不免受到齒輪噪聲的影響?，F(xiàn)存研究大多只考慮其中單方面的約束，而忽略了兩者的并存關(guān)系。
　　本文在傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障診斷的共振解調(diào)法、譜峭度算法、非平穩(wěn)信號(hào)的階比分析法以及線性預(yù)測(cè)濾波技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)變轉(zhuǎn)速模式和齒輪噪聲雙重干擾下，現(xiàn)有軸承故障特征提取方案的適用性和局限性進(jìn)行了研究。
　　針對(duì)傳統(tǒng)重采樣算法在求解鑒相時(shí)標(biāo)過(guò)程中存在累積誤差和計(jì)算

3、效率問(wèn)題，提出了基于等分脈沖間隔的鑒相時(shí)標(biāo)計(jì)算方法。通過(guò)對(duì)一系列的脈沖間隔進(jìn)行等分，獲取鑒相時(shí)標(biāo)的近似解，對(duì)信號(hào)進(jìn)行插值獲得角域信號(hào)，恢復(fù)齒輪信號(hào)的平穩(wěn)周期性。
　　對(duì)變轉(zhuǎn)速條件下消除齒輪噪聲的角域線性預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。通過(guò)階比跟蹤過(guò)程恢復(fù)信號(hào)中齒輪成分的周期性，采用線性預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)并消除齒輪噪聲成分，從而實(shí)現(xiàn)齒輪噪聲和軸承信號(hào)的有效分離。
　　針對(duì)變轉(zhuǎn)速條件下由重采樣引起的等效共振區(qū)的變形問(wèn)題，提出了基于時(shí)域返采樣

4、的軸承故障特征提取方案。首先，采用時(shí)域返采樣算法，將消除了齒輪噪聲成分的角域白化信號(hào)返回至?xí)r域，恢復(fù)殘余信號(hào)共振區(qū)域的集中特性;其次，通過(guò)譜峭度算法構(gòu)造最佳帶通濾波器，對(duì)返采樣信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，完成對(duì)軸承共振頻帶信號(hào)成分的提取;最后，對(duì)返采樣時(shí)域?yàn)V波信號(hào)進(jìn)行階比分析，從包絡(luò)階比譜上獲取反映軸承故障的譜線特征。
　　基于以上研究，本文提出了在齒輪噪聲和變轉(zhuǎn)速共同影響下的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法。即通過(guò)改進(jìn)的重采樣算法對(duì)變速信號(hào)進(jìn)行階