[发明专利]一种滚动轴承复合故障提取方法及系统

权利要求书

1.一种滚动轴承复合故障提取系统，其特征在于，包括振动信号采集装置，振动信号分解装置，振动信号分析装置，滤波装置，故障输出装置；所述振动信号采集装置为振动加速传感器，用于获取轴承复合故障的振动信号并传送给所述振动信号分解装置和所述振动信号分析装置，所述振动信号分解装置用于对所述振动信号通过变分模态分解进行升维及降噪，并分解为K个IMF分量，所述振动信号分析装置用于对所述振动信号通过快速谱峭度图进行分析，得到J个共振频带，其中J小于等于K；所述滤波装置用于对所述振动信号分解装置输出的IMF分量进行滤波，所述故障输出装置用于对滤波后的所述IMF分量进行包络谱分析，通过对比理论计算所得轴承故障特征频率，得出原始信号复合故障类型；

分量个数K的选取，采用中心频率相离准则，避免由于过分解或欠分解所导致的模态混叠，其过程如下，

a、对所述振动信号进行频谱分析，从频谱图中估计共振频带个数k；

b、设定k为信号初始分解个数对原始信号进行变分模态分解，得到各IMF的共振频带中心频率系数O；中心频率系数乘以采样频率即可得分解所得到的k个IMF的中心频率；

c、观测中心频率：若存在混叠，则减小分解个数为k＝k-1，直至中心频率不再混叠，此时k即为最优变分模态分解个数；若不存在混叠，则增加模态分解个数k＝k+1，直至出现模态混叠，此时k-1即为最优变分模态分解个数。

2.一种滚动轴承复合故障提取方法，其特征在于，包括步骤：

(1)获取轴承复合故障的振动信号；

(2)对所述振动信号通过变分模态分解进行升维及降噪，并分解为K个IMF分量；

(3)对所述振动信号通过快速谱峭度图进行分析，得到J个共振频带，其中J小于等于K；

(4)选取与所述共振频带对应的IMF分量，命名为SIMFi；

(5)对所述SIMFi做快速谱峭度图滤波，得到滤波后的SIMFi；

(6)对所述滤波后的SIMFi进行包络谱分析，通过对比理论计算所得轴承故障特征频率，得出原始信号复合故障类型；

步骤(2)中分量个数K的选取，采用中心频率相离准则，避免由于过分解或欠分解所导致的模态混叠，其过程如下，

a、对所述振动信号进行频谱分析，从频谱图中估计共振频带个数k；

b、设定k为信号初始分解个数对原始信号进行变分模态分解，得到各IMF的共振频带中心频率系数O；中心频率系数乘以采样频率即可得分解所得到的k个IMF的中心频率；

c、观测中心频率：若存在混叠，则减小分解个数为k＝k-1，直至中心频率不再混叠，此时k即为最优变分模态分解个数；若不存在混叠，则增加模态分解个数k＝k+1，直至出现模态混叠，此时k-1即为最优变分模态分解个数。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承复合故障提取方法，其特征在于：步骤(1)中所述轴承复合故障的振动信号为单故障振动信号或多种故障组合的复合故障振动信号。

4.如权利要求2所述的一种滚动轴承复合故障提取方法，其特征在于：步骤(3)以快速谱峭度图作为IMF筛选准则，以快速谱峭度图确定原始信号的共振频带个数及中心频率范围，选取频谱共振区间在此范围的IMF。

5.如权利要求2所述的一种滚动轴承复合故障提取方法，其特征在于：步骤(5)以快速谱峭度图作为频谱滤波手段，设定快速谱峭度图采用短时傅立叶变换及classical峭度值算法组合，根据快速谱峭度图所提示共振中心频率滤波，得到滤波后的SIMFi。