[发明专利]一种基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法，包括以下步骤：首先安装并利用加速度传感器获取待测滚珠丝杠副的振动信号；然后构建陷波器对振动信号进行降噪处理；接着对振动信号进行EMD分解获得IMF分量，并计算各IMF分量的FFT；之后重构振动信号并对其进行HHT包络解调处理，获得Hilbert谱及Hilbert边际谱；最后提取滚珠丝杠副疲劳失效特征频率，并将其与理论计算值进行对比分析，从而判断滚珠丝杠副是否发生失效。本发明的基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法，可有效解决当前滚珠丝杠副疲劳失效诊断困难、效率低下、准确性差的问题。

技术领域

本发明属于滚珠丝杠副故障诊断领域，特别是一种滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法。

背景技术

滚珠丝杠副因其传动效率高、跟随灵敏、磨损小、零间隙高刚度传动等特点，成为高性能数控机床不可或缺的功能部件，始终占据直线运动应用领域的绝大部分市场。然而在实际加工工作中，设备往往存在长时间处于负载过重、润滑不良、维护保养缺乏等现象，使得滚珠丝杠副产生以接触疲劳点蚀为主要形式的疲劳失效。由此产生的周期性冲击振动，使得滚珠丝杠副精度降低，一定程度时致使整个传动系统发生故障而失效，造成巨大经济损失和安全隐患。因此，在实际生产加工中，如何准确高效地对滚珠丝杠副疲劳失效进行诊断对预防设备故障、提高设备工作寿命具有重大意义。

迄今为止，鲜有对滚珠丝杠副疲劳失效诊断理论和试验的深入研究，这也使得在实际加工工作中，滚珠丝杠副疲劳失效的判断依据停留在工人师傅肉眼辨别或者加工设备出现故障。因此急需一种简单易行的方法来实现对滚珠丝杠副疲劳失效的高准确性、高效率的诊断。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法，解决当前滚珠丝杠副疲劳失效诊断困难、效率低下、准确性差的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法，包括以下步骤：

步骤1、安装并利用加速度传感器获取待测滚珠丝杠副的振动信号；

步骤2、构建陷波器对振动信号进行降噪处理；

步骤3、对降噪处理后的振动信号进行EMD分解获得IMF分量，并计算各IMF分量的FFT；

步骤4、根据步骤3获得的IMF分量重构振动信号，并对重构信号进行HHT包络解调处理，获得Hilbert谱及Hilbert边际谱；

步骤5、从Hilbert谱及Hilbert边际谱中提取滚珠丝杠副疲劳失效特征频率，并将其与所述特征频率的理论推导值进行对比分析，获得滚珠丝杠副疲劳失效诊断结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法，可有效解决当前滚珠丝杠副疲劳失效诊断困难、效率低下、准确性差的问题；2)本发明通过分析提取得到的滚珠丝杠副振动信号特征来诊断是否发生疲劳失效，具有更高的准确性和效率；3)本发明采用EMD与HHT处理振动信号，弥补了传统方式不能完全意义上进行非线性非平稳信号处理的缺陷；4)本发明诊断滚珠丝杠副疲劳失效方法操作简便，适用性好，科学合理。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明基于希尔伯特黄的滚珠丝杠副疲劳失效诊断方法流程图。

图2为本发明的振动信号经EMD分解得到的有效IMF分量时域图，其中图(a)为有效分量IMF5的时域图，图(b)为有效分量IMF6的时域图，图(c)为有效分量IMF7的时域图。