[发明专利]一种滚动轴承复合故障提取方法及系统

说明书

本发明公开一种滚动轴承复合故障提取方法及系统。首先采用加速度传感器获取轴承故障振动信号，以变分模态分解作为振动信号升维和降噪的处理方法，得到K个IMF，以快速谱峭度图共振频带作为有效IMF(SIMFi)的筛选准则，对SIMFi进行快速谱峭度频谱滤波，通过比较包络谱与轴承故障理论计算结果，诊断出原始信号中所包含的故障类型。本发明可准确有效的诊断出复合故障组合形式，避免漏诊误诊，对机械设备运行状况的精确评估有重要价值。

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承故障冲击特征提取方法，具体涉及一种基于变分模态分解与快速谱峭度图的滚动轴承故障特征提取方法及系统。

背景技术

滚动轴承是筑路机械设备中应用最广泛的零部件之一，其运行状况影响着整个系统的工作状态，滚动轴承的故障识别与诊断对于保证机械设备安全可靠运行具有重要意义。

实际工况下，滚动轴承的故障通常表现为复合故障，且受到运行环境影响，常常出现是复合故障与复合噪源相互作用，从强背景噪声中准确提取轴承复合故障成分，才能够对机械运行状况有较为可靠的判断。

传统的频谱分析、包络分析、小波分析、形态学滤波等在处理复合故障问题时，会存在故障成分提取不彻底，造成误判和漏判等情况，对机械设备运行评估不完全。

为了解决以上问题，本发明提出了一种滚动轴承复合故障提取方法及系统，采用加速度传感器获取轴承故障振动信号，以变分模态分解作为振动信号升维和降噪的处理方法，得到K个IMF，以快速谱峭度图共振频带作为有效IMF(SIMFi)的筛选准则，对SIMFi进行快速谱峭度频谱滤波，通过比较包络谱与轴承故障理论计算结果，诊断出原始信号中所包含的故障类型，可准确有效的诊断出复合故障组合形式，避免漏诊误诊，对机械设备运行状况的精确评估有重要价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚动轴承复合故障提取方法及系统，通过采用加速度传感器获取轴承故障振动信号，以变分模态分解作为振动信号升维和降噪的处理方法，得到K个IMF，以快速谱峭度图共振频带作为有效IMF(SIMFi)的筛选准则，对SIMFi进行快速谱峭度频谱滤波，通过比较包络谱与轴承故障理论计算结果，诊断出原始信号中所包含的故障类型。

本发明提供了如下方案：

一种滚动轴承复合故障提取系统，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；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振动信号分解装置和振动信号分析装置，振动信号分解装置用于对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，振动信号分析装置用于对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；滤波装置用于对振动信号分解装置输出的IMF分量进行滤波，故障输出装置用于对滤波后的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。

一种滚动轴承复合故障提取方法，包括步骤：

(1)获取轴承复合故障的振动信号；

(2)对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)选取与共振频带对应的IMF分量，命名为SIMFi；

(5)对SIMFi做快速谱峭度图滤波，得到滤波后的SIMFi；

(6)对滤波后的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。

可选的，步骤1中轴承复合故障的振动信号，既可以是单故障振动信号，也可以多种故障组合的复合故障振动信号。