滚动轴承故障特征的时间—小波能量谱提取方法

振动信号中的周期性冲击现象是诊断滚动轴承各元件故障的重要依据之一,针对滚动轴承故障特征,在小波变换理论基础上提出一种时间—小波能量谱信号处理方法,它能够有效地提取出振动信号中冲击成分的时域和频域特征。利用时间—小波能量谱方法分析正常、外圈故障、内圈故障、滚珠故障等四种状态下滚动轴承的振动信号,并与传统的包络解调分析方法进行对比分析。时间—小波能量谱不仅可以有效提取出冲击特征明显的滚动轴承外圈故障,还能提取出内圈、滚珠等信号特征微弱的滚动轴承故障,而包络解调分析方法只能提取出外圈故障特征而不能提取出滚珠故障、内圈故障特征。结果表明,时间—小波能量普比包络解调分析方法更能有效地提取出振动信号中的冲击信号成分。     

滚动轴承复合故障特征分离的小波-频谱自相关方法

为解决从单通道振动信号中实现复合故障特征分离的问题,提出基于小波框架理论的小波-频谱自相关方法.该方法采用正交小波基函数将复合故障信号分解为多个不同尺度的子信号后,对各子信号分别进行频谱自相关分析.研究表明:频谱自相关方法能够去掉时域自相关方法产生的拖尾现象,能量集中性更高、抗噪能力更强,能够突出复合故障信号中能量较大的冲击故障特征.对6220轴承内、外圈复合故障试验信号分析的结果表明:小波-频谱自相关方法将复合故障特征分解到不同通道后,有效地抑制各子信号中能量较弱的故障特征,实现了内、外圈复合故障特征分离.在相同的小波分解条件下,小波-频谱自相关方法比小波-包络谱的特征分离效果更好,具有较高的工程应用价值.     

基于边带相关算法和Hilbert包络谱的滚动轴承故障诊断

为了对旋转机械中滚动轴承的运行状态进行故障监测和诊断,提出了一种基于边带相关算法和Hilbert包络谱的滚动轴承故障诊断新方法。通过对滚动轴承产生振动的模型进行分析,可以将振动信号看成为多个调制信号的叠加,而边带相关算法可以在频谱图基础上找出调制性最强的频率区间,然后进行带通滤波得到此频率区间内的时域信号,最后对其进行Hilbert包络并进行谱分析,最终能得到调制信号中调制频率的大小。利用滚动轴承实验取得的振动信号进行分析验证,可以在滚动轴承具有外圈、内圈、滚动体缺陷的情况下的振动信号找出调制频率,有效地提取故障特征。结果表明该方法能够准确地识别和诊断出滚动轴承的故障部位和类型。     

基于S变换与奇异值中值分解的滚动轴承故障诊断

为了有效地提取出滚动轴承故障信号的冲击特征,提出了一种基于S变换时频谱和奇异值中值分解(SVMD)算法的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用S变换对滚动轴承原始振动信号进行了时频变换,得到了其时频系数矩阵,通过SVMD对时频系数矩阵进行了计算,筛选出合适的奇异值用以降噪;然后,通过仿真的方式,对结果进行了S逆变换,以获得信号的时域冲击特征;最后,以滚动轴承(型号N205)外圈、滚动体故障为例,进行了故障信号冲击特征提取实验,通过对轴承的外圈和滚动体故障数据分析处理,对基于ST-SVMD算法的有效性进行了验证。研究结果表明：通过采用基于ST-SVMD算法,得到了滚动轴承外圈的故障频率,该频率与该型号轴承特征频率基本一致;基于ST-SVMD算法,得到了滚动轴承滚动体的故障频率,该频率与该型号轴承特征频率基本一致;该结果证明,基于ST-SVMD算法在滚动轴承故障信号冲击特征的提取方面是有效的。     

滚动轴承故障特征信息的自动提取方法研究

提出基于小波包分析和包络检测的滚动轴承故障特征信息的自动提取力法。根据滚动轴承的故障冲击能激起轴承座或其他机械零部件产生共振的特性，对轴承振动信号进行快速傅里叶变换FFT分析，在频谱图中自动识别高频共振频带。然后利用小波包分析可以在全频带内把信号分解到相邻的不同频带上的特性，对滚动轴承的振动信号进行小波包分解，自动提取共振频带上的信号并进行重构。最后，对重构后的信号进行包络检波，实现滚动轴承故障特征信息的自动提取。通过对实际滚动轴承振动信号的分析，发现这种方法能非常有效地检测和诊断滚动轴承的故障．     

柔性椭圆轴承故障频率分析与CMWT-FH特征提取

柔性椭圆轴承（Elliptically shaped baring,ESB）在工作中承受循环交变应力载荷,是谐波减速器中最易损坏的核心零件。根据ESB的运动学特性,推导其滚道表面发生局部缺陷故障时的特征频率公式。由于其故障特征容易被长短轴交替产生的振动激励信号所掩盖,提出连续Morlet小波变换（Continuous Morlet wavelet transform,CMWT）与基于FFT的Hilbert频谱分析（FFT based Hilbert,FH）结合的CMWT-FH故障特征提取方法。与普通FH方法的特征提取效果对比分析,CMWT-FH方法可以更容易、更准确地识别出ESB的故障特征频率及其边频带频率：外圈故障时,外圈故障特征频率及其高次倍频两侧存在间隔为二倍转频调制频率的边频带;内圈故障时,内圈故障特征频率及其高次倍频两侧存在间隔为转频调制频率的边频带。可结合故障特征频率及调制边频带来判断故障出现在外圈还是内圈。     

快速谱峭度结合阶次分析滚动轴承故障诊断

针对变速齿轮箱振动信号非平稳、强干扰及信号调制等特征,导致滚动轴承故障难以精确诊断,提出了融合快速谱峭度的滚动轴承故障包络阶次谱诊断方法。采用快速谱峭度自适应确定滤波参数,对时域信号进行带通滤波和包络以提高信噪比,将包络后时域非平稳信号重采样后转换为角域伪平稳信号,消除“频率模糊”,对角域包络信号频谱分析得到阶次包络谱,根据阶次特征对比实现滚动轴承故障诊断,完成了从600~1 500 r/min升速过程中齿轮箱滚动轴承外圈故障的模拟与信号分析实验。结果表明,所提出的方法故障特征阶次最大误差为1.84%,能够有效提取变速工况下滚动轴承故障特征并判定其类型。     

稀疏自编码深度神经网络及其在滚动轴承故障诊断中的应用

针对目前滚动轴承故障诊断主要采用监督式学习提取故障特征的现状,提出了一种基于稀疏自编码的深度神经网络,实现非监督学习自动提取滚动轴承振动信号的内在特征用于滚动轴承故障诊断。首先,将轴承故障振动信号的频谱训练稀疏自编码获得参数;然后用稀疏自编码获得的参数和轴承振动信号频谱的频谱训练深度神经网络,并结合反向传播算法对深度神经网络进行整体微调提高分类准确度;最后用训练好的深度神经网络来识别滚动轴承故障。对正常轴承、外圈点蚀故障、内圈点蚀故障和滚动体裂纹故障振动信号的分析结果表明:相比反向传播神经网络,提出的深度神经网络更能准确的识别滚动轴承故障类型。     

循环域解调方法在滚动轴承故障诊断中的应用

讨论循环平稳信号的循环自相关函数特性，指出循环自相关函数不为零的循环频率对应着信号的周期成分。基于调幅和调频信号模型推导出循环域解调方法，通过扫描循环频率域使调制源(故障)信息解调在循环域的低频段和高频段。利用高频段无调制源交叉项的特点，对滚动轴承故障进行诊断，有效地提取出外圈、内圈和滚动体的故障特征。     

圆周振动筛轴承故障特征提取与诊断

针对圆周振动筛轴承故障信号经常淹没在振动筛自身的振动和冲击中,导致轴承故障特征难以提取的问题,提出采用包络分析法处理测试信号和诊断轴承故障的方法。利用加速度传感器采集圆周振动筛轴承正常工作和发生故障时的振动信号,再采用包络分析方法对振动信号进行处理并提取轴承的故障特征,从而识别出故障类型。通过实验分析了振动筛轴承故障的时域和频谱特征,得出轴承外圈频谱存在调制现象,而内圈频谱不存在调制现象,为轴承故障诊断提供了理论的技术支持和判断依据。