[发明专利]一种基于倒谱伪边距的轴承单点故障诊断方法

说明书

本发明提出了一种新的基于倒谱边伪距的滚动轴承故障特征提取方法，包括：根据滚动轴承振动信号计算其倒谱；根据原始监测信号计算时域内方差；根据倒谱信号计算相应伪边距；根据倒谱伪边距指标分布情况计算并确定区分标准和区分空间维度n；顺次提取第i维区分空间中的伪边距绝对值；计算并确定故障特征提取与诊断伪边距标定值，用以区分故障特征信号。本发明可以对滚动轴承单点故障特征信号进行有效提取，并且诊断结果具有较高的精确度。

技术领域

本发明涉及滚动轴承故障诊断领域，特别是涉及滚动轴承单点故障特征信号提取与诊断方法。

背景技术

轴承是很多大型现代设备中用来承受各种负载与压力常用的部件。长时间的持续工作会在轴承的某些部位引起一些故障，而且这种状态会影响设备甚至整个工作过程的安全性。常用滚动轴承由内圈，外圈和滚珠组成，这些部位都有可能会出现单一故障或者复杂故障。

滚动轴承在正常工况或者某种故障情况下，振动信号表现出的频率特征并不一致。根据频率特性的不同，目前可以实施基于数据驱动的故障诊断方法，其实施方法主要是把轴承运行时域信号转换为频域信号，再根据频域中信号特征的不同，采用多种模式分类方法，例如支持向量机，Fisher判别分析等，有效的区分正常工况和故障工况。但是由于滚动轴承在运行时会产生海量振动信号，基于数据驱动的方法耗时较长，时域和频域计算容易陷入维数灾难。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的而目的在于提供一种滚动轴承单点故障诊断方法，用于解决现有技术中对滚动轴承单点故障诊断过于复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种滚动轴承单点故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：采集滚动轴承运行时的时域振动信号，并根据振动信号计算其倒谱；根据采集到的时域振动信号，计算其时域内方差数值；根据倒谱信号计算相应伪边距；根据倒谱伪边距指标分布情况计算并确定区分标准和区分空间维度n；顺次提取第i维度区分空间中伪边距绝对值；计算并确定故障特征信号提取与诊断伪边距标定值，用以区分故障信号。

优选地，计算滚动轴承时域振动信号倒谱具体为；其中f是滚动轴承时域振动信号，是原始时间信号，的功率谱，log是做对数运算， 是逆傅里叶变换。

优选地，计算滚动轴承时域振动信号方差具体为；其中N采样点数，x_i是i时刻滚动轴承振动信号幅值， 是长度为N的滚动轴承振动信号样本值的均值。

优选地，计算第i维区分空间中倒谱正、负伪边距，具体为

；其中，是倒谱正边沿的前n个最大值，是倒谱负边沿绝对值前n个最大值。D_i+和D_i-分别是第i维空间中的正边沿伪距和负边沿伪距。

优选地，根据倒谱正、负伪距数值，依次从低维向高维递推，确定区分标准和区分空间维度n。当面临复杂的故障情况时，应确定更高维的区分标准，而在高维空间中（），应该划分出更多的倒谱边伪距等级。

优选地，顺次提取第i维区分空间中的倒谱正负边沿伪距最大值的绝对值具体为：