[发明专利]一种轴承振动噪声检测方法

说明书

本发明涉及一种轴承振动噪声检测方法，包括：对轴承振动噪声信号的采集和预处理；根据待测轴承振动信号的特点选取小波包分解的小波函数和分解层数；对小波包分解的底层节点进行重排序；通过对各个频段的小波包系数和能量的分析计算，绘制小波包能量谱，并求出各个频段能量占信号总能量的比例；通过小波包重构算法对信号进行重构，以提高信噪比，便于进行频谱分析；通过对波纹度及轴承各零件振动特征频率的分析，得到重构信号频率与其之间的关系，实现对轴承振动噪声源零件的识别检测。本发明通过小波包及能量谱分析方法，对轴承振动噪声信号进行分析，实现了对轴承中噪声源零件的识别检测，识别准确率较高。

技术领域

本发明涉及一种轴承振动噪声检测方法，属于滚动轴承振动检测技术领域。

背景技术

滚动轴承是机械工业中最重要的零部件之一，广泛应用于机械装备、电气电子、空调、汽车等行业，但其在新出厂时就存在振动噪声值超标的现象，严重影响了设备的正常使用，且随着人们生活水平的提高以及现代工业设备的发展，现已不能满足人们对于低噪声、无异音轴承的要求。滚动轴承的振动噪声等一系列问题也日益突出，引起了越来越多人的关注，因此轴承的振动噪声检测及控制是轴承制造领域迫切需要解决的重要问题之一。

目前，滚动轴承振动噪声检测最常用的方法为时频分析方法，为了对滚动轴承故障进行诊断，姚峰林利用小波包变换的方法，结合极限学习机对滚动轴承故障进行分类，并通过实验分析验证了该方法对轴承故障诊断的准确性。张建水根据轴承结构本身与其振动噪声之间的关系，先后构建了数学模型，分析了轴承的固有结构(滚动体个数、滚动体直径和径向游隙等)及润滑条件对振动噪声产生的影响，得出了二者之间的关系。为优化轴承结构，刘文红在ANSYS软件中对轴承的进行了约束模态分析、静力学分析以及复模态理论分析，研究结论表明复模态特征值实部正值的个数与水道槽个数及摩擦系数有明显关系，因此可通过噪声对不同型号的轴承结构中水道槽个数进行设计，并且分析了不同的结构和工况对轴承噪声的影响。王家序等使用有限元软件对轴承的噪声进行了分析，采用有限元复特征值分析法得到轴承的不同结构对摩擦噪声产生的影响。王磊等分析了轴承摩擦噪声的时频特征，并由实验得出噪声产生的规律以及特点。郭蕊建立了轴承刚柔耦合数学模型，并基于ANSYS 与ADAMS软件进行仿真分析模型，分析了轴承结构、载荷、工作转速以及摩擦等各项参数对轴承振动噪声的作用，表明了轴承的振动噪声与轴承的固有结构有着紧密的联系，并且转速是引起轴承噪声的重要原因之一。针对传统模型对全陶瓷球轴承辐射噪声计算精度不足的问题，白晓天等根据轴承滚珠尺寸误差进行了动力学模型的建立和仿真分析，通过实验验证了滚珠尺寸误差会引起轴承辐射噪声增大以及周向分布的不均匀性。为了对机电设备故障进行分类，崔科杰等利用小波包能量谱熵，结合SVM技术实现了对机电系统故障的分类。杨晓蔚表示对轴承噪声影响较大是滚珠和内外圈滚道的波纹度和表面粗糙度，噪声源包括保持架的尖鸣声、滚珠与内外圈滚道间的接触摩擦声以及滚珠与保持架相对运动发出的撞击声，此外，噪声还与滚珠与内外圈滚道间的接触应力以及预载荷等相关。

从以上研究可知，轴承噪声与机械结构、加工工艺和装配工艺等具有一定的相关性，但如何利用振动、噪声与零件的相关性，辨识振动、噪声源零件并加以优化，实现降噪静音效果，还有待进一步研究。目前小波包分析方法大多用于轴承等机械系统的故障诊断，利用此方法实现对轴承振动噪声源零件的识别与检测有待研究。因此，本发明拟通过小波包及能量谱分析方法对滚动轴承的振动噪声信号在时域、频域内进行分析，通过构造小波包能量谱来描述信号在各个频段上振动的剧烈程度，然后利用小波包重构算法对信号进行重构，以提高信噪比，便于进行频谱分析，实现对振动与噪声源零件的辨识。

发明内容