高阶时频分布在滚动轴承故障诊断中的应用研究

滚动轴承故障信号是非高斯、非线性、非平稳信号,由于调制性,使用幅值谱分析方法无法找到轴承故障频率。将高阶时频分布——主要是Wigner双谱分析方法应用于滚动轴承的故障诊断,计算滚动轴承振动信号的高阶时频分布,并对其沿时间轴切片,分析了切片的幅值谱。针对不同故障轴承,对其振动信号幅值谱、高阶时频分布及其切片谱的对比分析表明,高阶时频及其切片谱性能优于幅值谱。     

基于EMD和自适应STFT的货车滚动轴承故障诊断

提出了一种结合经验模态分解(EMD)和自适应短时傅里叶变换(STFT)的铁路货车滚动轴承故障诊断方法.该方法应用EMD方法把滚动轴承振动信号分解成有限个平稳的内蕴模型函数(IMF);根据滚动轴承故障信号的分布特征,应用以三阶B样条函数作为窗函数、在不同频段自适应选取窗长的自适应STFT对第一个IMF分量进行时频分析和故障信息提取.本文还对197726型货车滚动轴承在外圈剥离、内圈剥离两种故障状态下的振动信号做了分析,结果表明,该方法可以有效地在时频域上获取故障信息,为铁路货车滚动轴承故展诊断提供了一种新的方法.     

基于数字电位器的可控滤波器设计及实验研究

滚动轴承故障诊断中应用共振解调技术时需要选择某一高频固有振动信号作为研究对象,基于数字电位器具有便于利用数字信号控制的优点,设计并研制了该滤波器,通过单片机系统控制数字电位器的阻控值,实现滚动轴承振动信号滤波器中心频率的控制和显示,并通过实验验证了其有效性及实用性。     

滚动轴承组件热生成与热传递实验研究

讨论了关于滚动轴承热问题的相关理论计算模型及其特点,并从传统的热电偶测试以及当前的无线测试技术两方面论述滚动轴承热问题的实验研究进展.简述了关于滚动轴承热问题的相关理论计算模型及其特点,在此基础上,分类讨论了高速滚动轴承的热生成与热传递的实验研究工作,并从滚动轴承运行过程中的热生成和热传递2个方面分析关于滚动轴承热问题的实验研究,介绍了实验方案,测试技术等.对MEMS无线热敏传感器在高速滚动轴承上的应用进行了重点讨论.     

一种新型的旋转机械滚动轴承故障诊断方法

本文基于对滚动轴承的故障特点进行分析,利用小波包变换具有任意时频局域化特性和模糊数学能够处理各种边界不明的模糊集合的数学特性,设计了基于小波包—模糊模式识别的滚动轴承故障诊断新方法,仿真实验验证了该方法对滚动轴承故障诊断效果显著,具有较高工程应用价值。     

齿轮噪声干扰及变转速下的滚动轴承故障诊断

齿轮噪声以及变转速运行是干扰滚动轴承故障诊断的常见因素,针对上述两种因素同时对滚动轴承故障诊断的干扰,引入了集合经验模态分解(EEMD)方法以去除轴承信号中的齿轮噪声,将齿轮峰值啮合倍频(IDMM)等效为滚动轴承的瞬时转频,阶比跟踪以去除转速变化对滚动轴承故障诊断的影响,并将此方法命名为基于EEMD和IDMM的滚动轴承故障诊断方法.仿真和实测信号分析证明该方法能有效去除齿轮噪声和转速变化对滚动轴承故障诊断的影响,同时提高故障特征阶比的幅值,节省转速测量装置.     

基于GLCM-SDAE的滚动轴承故障诊断方法

目的针对传统信号分析方法在滚动轴承故障特征提取和故障分类等方面的不足,结合堆栈去噪自编码(Stacked De-noising Auto-Encoders,SDAE)算法在提取特征和特征分类等方面的优势,提出一种基于灰度共生矩阵(Grey-Level Co-occurrence Matrix,GLCM)和SDAE的滚动轴承智能故障诊断方法.方法首先通过短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)将滚动轴承振动信号转化为灰度时频图,然后利用灰度共生矩阵提取灰度时频图中的故障特征参数,构建滚动轴承故障类别的特征向量空间,最后将其输入到构建的SDAE网络模型中,以实现滚动轴承的智能故障诊断.结果在轴承数据集上进行了故障特征提取和故障类型识别实验,结果表明笔者所提方法在训练集和测试集上平均分类精度均达到了95%以上.结论相较于从原始信号中提取特征的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)等方法,笔者所提出的方法能够提高故障识别率,可有效地对滚动轴承故障状态进行智能诊断.     

自适应频移变尺度振动共振轴承故障诊断

针对广泛应用于水轮机、风电机组等设备中的滚动轴承存在早期故障难以检测的问题,提出了自适应频移变尺度振动共振轴承早期故障诊断方法。该方法利用高频周期激励促使滚动轴承振动信号中的噪声能量转向轴承故障特征频率,并自适应地频移变尺度轴承故障特征频率使其满足振动共振的小参数检测条件,最后通过参数优化最佳地检测出轴承早期故障。利用轴承实验数据验证了该方法的有效性,与最大相关峭度解卷积技术相比,所提方法的诊断结果具有一定的优势和工程应用价值。     

S变换在滚动轴承故障诊断上的应用

为了研究滚动轴承信号的非平稳特征,应用时频分析技术是一种较好的选择．研究了S变换,该方法是将短时傅里叶变换同小波变换结合起来发展的一种新算法．对多种时频分析方法进行了比较,得出S变换优于其他方法的一些特点,提出基于S变换的滚动轴承信号瞬态特征检测方法．结果表明,S变换能够以较高时频分辨率表示轴承振动中的非平稳特征,能反映出信号时频谱真实的物理意义,并且计算速度快．诊断结果验证了该方法可以用于滚动轴承的故障诊断．     

基于不同退化阶段状态空间模型及粒子滤波的滚动轴承寿命预测

为解决滚动轴承全寿命数据有限及物理模型难以建立的问题,提出一种基于状态监测信息和滚动轴承退化物理模型的寿命预测方法。首先对Paris公式及Foreman公式进行改进,建立滚动轴承不同退化阶段状态空间模型,并将已知的滚动轴承物理数据及运行状态信息输入模型,利用最小二乘法对模型参数进行调整;然后利用粒子滤波算法对滚动轴承后期运行趋势进行递推预测;最后运用滚动轴承全寿命数据对所提方法进行验证,并将预测结果与单一状态空间模型及Gamma模型预测结果对比,结果表明该方法预测准确率更高,具有较强的实用性。     

高密度小波变换在滚动轴承复合故障诊断中的应用

针对目前滚动轴承中多种微弱故障难以准确识别的难题,提出基于高密度离散小波变换和包络谱的滚动轴承复合故障诊断方法.首先对采集的轴承振动信号进行高密度离散小波变换;然后对各尺度上的小波系数和尺度系数进行单子带重构,以消除频率混叠的影响;最后对各子带信号分量进行包络谱分析,并通过滚动轴承各典型故障的特征频率,识别滚动轴承存在的各种故障.将所提方法应用于具有复合故障的滚动轴承的诊断,并与其他常用的诊断方法进行对比,结果表明该方法能有效地实现滚动轴承早期复合故障诊断.     

滚动轴承故障诊断高频共振法的包络频谱分析

本文从理论上提出了一种方法来解释用高频共振法进行滚动轴承故障诊断时得到的包络信号及其频谱图。该方法的新意在于考虑了径向载荷沿轴承周向分布不匀的影响。把该分析方法用于滚动轴承的故障诊断能使高频共振法更加完善和有效。     

滚动轴承早期故障振动信号的分离与诊断

利用希尔伯特变换技术，将含故障的轴承振动信号转化为窄带振动包络信号，然后用包络信号的功率谱和活尔什列谱对轴承故障进行诊断，对５套３０７轴承的诊断结果表明，这种方法诊断结果准确可靠，方法简便实用，速度快，特别适用于滚动轴承故障的在线监测与诊断。     

基于优化VMD和MCKD的滚动轴承早期故障诊断方法

针对滚动轴承早期故障信号易受噪声等背景信息干扰难于提取故障特征的现象,提出了将优化K值的变分模态分解(VMD)和粒子群优化算法(PSO)优化参数L,M的最大相关峭度解卷积(MCKD)相结合提取滚动轴承故障特征频率的方法.首先,确定VMD中K值,对信号进行分解后得到一系列模态分量;然后利用EWK指标选择包含故障信息最多的有效模态分量进行后续分析,利用优化的MCKD对其进行增强;最后对增强信号进行包络解调提取故障特征频率,验证所提方法的有效性.仿真和实验表明该方法可以精确地提取出轴承故障信号中的特征频率,实现故障诊断.     

基于混沌和符号序列统计的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障的特征信号处于较低频带内、容易被噪声淹没、难以检测的问题，提出了基于混沌和符号序列统计的滚动轴承故障诊断方法．该方法利用混沌振子对微弱周期信号的敏感性，通过检测处于低频带内的故障特征周期信号来诊断轴承故障，同时采用符号序列统计量来识别振子状态的变化，达到了客观、自动识别振子状态和确定故障的目的．通过诊断滚动轴承的滚动体故障和内圈故障，验证了该方法的有效性．     

基于小波包分解-峭度值指标-希尔伯特包络解调融合方法处理声发射信号的滚动轴承故障诊断

为实现对航空发动机主轴承进行故障诊断,以复杂传递路径下声发射信号的波形分析为基础,提出一种基于小波包分解(wavelet packet decomposition, WPD)、峭度值指标(kurtosis index, KI)以及希尔伯特包络解调(Hilbert envelope demodulation, HED)相结合的滚动轴承故障特征信息提取方法。采用WPD方法对滚动轴承声发射信号分解获得节点分量,基于KI对节点分量排序筛选进行信号重构,进而对重构信号进行HED分析,提取出轴承故障特征频率用于对比诊断。开展简单以及复杂传递路径下滚动轴承故障模拟试验,采用建立的方法分别针对滚动轴承外圈、内圈典型故障试验数据进行分析和诊断。结果表明：该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率及其倍频,且针对复杂传递路径下处于工作状态的滚动轴承,仍可实现精准的特征信息提取和有效的故障诊断。     

变工况滚动轴承故障诊断方法研究

旋转机械设备在升降速、电源电压波动、载荷变化等情况下其转速将是非恒速的,将导致旋转设备中的滚动轴承在变速条件下运行,现有滚动轴承故障诊断方法中的共振解调方法在变工况条件下谱图将变得模糊,影响诊断的准确性,甚至无法获取故障特征频率。提出了对共振解调获得的包络信号采用阶比分析的方法,在无需鉴相硬件设备的前提下,提取滚动轴承的故障特征频率,实验结果证明包络信号的阶比谱可以很好地反映鼓掌特征;对精确诊断滚动轴承的故障有实际意义。     

基于共振稀疏分解与子带增强的滚动轴承声学诊断方法

针对轴承声信号易受环境噪声干扰,导致声学诊断结果准确率低的问题,提出一种结合共振稀疏分解与小波降噪选取核心冲击子带、对信号进行二次降噪的滚动轴承诊断方法。首先采用共振稀疏分解算法对原始声信号进行降噪处理,提取信号瞬态冲击成分;然后通过小波包变换对信号进行分解,依据各子带信号峭度值选取核心冲击子带信号进行线性叠加并重构;最终通过包络谱分析确定轴承故障。故障模拟实验结果表明,本文方法可有效增强复杂声场环境下轴承声信号的冲击特性,实现针对滚动轴承的声学诊断。     

基于EEMD与形态滤波的滚动轴承故障诊断方法研究

为从滚动轴承故障信号中提取出包含故障信息的特征频率,提出集合经验模式分解法(EEMD)与形态滤波相结合的解调方法。该方法首先利用EEMD自适应地将信号分解成多个IMF分量,然后计算各IMF分量与原信号的相关系数,选择合适的IMFs进行信号重构,再对重构后的信号进行形态滤波,滤除脉冲干扰,提取出故障特征信息。将该方法应用于滚动轴承故障诊断实例中,并将分析结果与直接对原信号进行包络谱分析解调的结果进行对比。结果表明,该方法提取故障信息的效果较包络谱分析解调的效果要好。