基于時(shí)域返采樣的滾動軸承故障特征提取方法.pdf

1、滾動軸承是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛、最關(guān)鍵、也是最易損壞的零件之一，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到整臺機(jī)器或整個(gè)系統(tǒng)的性能。在設(shè)備運(yùn)行過程中，軸承故障會引起故障沖擊，從而引發(fā)系統(tǒng)的激振現(xiàn)象。通過對該振動信號的處理和分析，便可了解軸承實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)和故障類型。因此，基于振動分析法的軸承狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷一直是業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。共振解調(diào)法作為軸承振動分析法中最系統(tǒng)、最有效的方法，其成功應(yīng)用需確保兩個(gè)前提，一是轉(zhuǎn)速基本恒定，二是無強(qiáng)烈噪聲干擾。而實(shí)際運(yùn)行中啟

2、停頻繁、處于變轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的設(shè)備不在少數(shù)，同時(shí)，作為支撐傳動軸系的基本部件，其振動監(jiān)測不免受到齒輪噪聲的影響?，F(xiàn)存研究大多只考慮其中單方面的約束，而忽略了兩者的并存關(guān)系。
　　本文在傳統(tǒng)的滾動軸承故障診斷的共振解調(diào)法、譜峭度算法、非平穩(wěn)信號的階比分析法以及線性預(yù)測濾波技術(shù)的基礎(chǔ)上，對變轉(zhuǎn)速模式和齒輪噪聲雙重干擾下，現(xiàn)有軸承故障特征提取方案的適用性和局限性進(jìn)行了研究。
　　針對傳統(tǒng)重采樣算法在求解鑒相時(shí)標(biāo)過程中存在累積誤差和計(jì)算

3、效率問題，提出了基于等分脈沖間隔的鑒相時(shí)標(biāo)計(jì)算方法。通過對一系列的脈沖間隔進(jìn)行等分，獲取鑒相時(shí)標(biāo)的近似解，對信號進(jìn)行插值獲得角域信號，恢復(fù)齒輪信號的平穩(wěn)周期性。
　　對變轉(zhuǎn)速條件下消除齒輪噪聲的角域線性預(yù)測算法進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。通過階比跟蹤過程恢復(fù)信號中齒輪成分的周期性，采用線性預(yù)測算法預(yù)測并消除齒輪噪聲成分，從而實(shí)現(xiàn)齒輪噪聲和軸承信號的有效分離。
　　針對變轉(zhuǎn)速條件下由重采樣引起的等效共振區(qū)的變形問題，提出了基于時(shí)域返采樣

4、的軸承故障特征提取方案。首先，采用時(shí)域返采樣算法，將消除了齒輪噪聲成分的角域白化信號返回至?xí)r域，恢復(fù)殘余信號共振區(qū)域的集中特性;其次，通過譜峭度算法構(gòu)造最佳帶通濾波器，對返采樣信號進(jìn)行帶通濾波，完成對軸承共振頻帶信號成分的提取;最后，對返采樣時(shí)域?yàn)V波信號進(jìn)行階比分析，從包絡(luò)階比譜上獲取反映軸承故障的譜線特征。
　　基于以上研究，本文提出了在齒輪噪聲和變轉(zhuǎn)速共同影響下的滾動軸承故障特征提取方法。即通過改進(jìn)的重采樣算法對變速信號進(jìn)行階