基于多时频曲线提取广义特征的变转速轴承故障诊断

摘要：

变转速工况下的滚动轴承故障振动信号呈现时变非平稳、故障特征信息微弱、被噪声淹没的特点,使其故障诊断变得困难.广义解调算法作为典型的非平稳信号处理方法,可有效处理时变非平稳故障信号.由于广义解调变换中相位函数的确定需要额外安装转速计,且迭代解调变换过程导致频谱混叠,容易造成故障的漏诊或误诊.为此提出了一种新的基于多时频曲线提取广义特征的变转速滚动轴承故障诊断方法.首先,利用快速谱峭度算法计算最优带通滤波参数,并对原始振动信号进行滤波.对滤波后的共振带信号进行短时傅立叶变换(short-time Fourier transform,STFT)获取时频图,采用多时频曲线提取算法(multiple time-frequency curve extraction,MTFCE)提取瞬时故障特征频率(instantaneous fault characteristic frequency,IFCF)和瞬时转频(instantaneous shaft rotational frequency,ISRF),拟合 IFCFs 和 ISRF 曲线的多项式方程.其次,基于假设思想,利用广义解调理论定义了变转速轴承发生故障时的广义特征指标.最后,基于广义特征指标与IFCFs拟合曲线参数构建量化诊断模型,实现变转速故障诊断.该方法借鉴了广义解调变换理论思想,但无需对振动信号进行后续的解调变换,有效避免了多次解调变换导致的频谱混叠.仿真和实例结果表明,所提方法具有较强的鲁棒性,能有效诊断时变工况下的滚动轴承故障.

关键词：滚动轴承、变转速、故障诊断、多时频曲线提取、广义特征

所属期刊栏目：41

分类号：TH212;TH213.3(起重机械与运输机械)

资助基金：国家自然科学基金;新疆维吾尔自治区自然科学基金青年项目;博士后基金

在线出版日期：2022-07-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：152-159,188