【摘要】：研究了用峭度分析法和時(shí)域指標(biāo)來(lái)診斷滾動(dòng)軸承。首先,對(duì)軸承信號(hào)進(jìn)行等間隔不同頻段帶通濾波算出每段信號(hào)的峭度值;其次,通過峭度值最大準(zhǔn)則確定故障特征信息的頻段,再將其確定的頻段范圍作為濾波器參數(shù);最后,通過計(jì)算濾波后的時(shí)域指標(biāo)來(lái)診斷滾動(dòng)軸承。試驗(yàn)結(jié)果表明,用這種方法確定的頻帶范圍是合理的,可以提高診斷的準(zhǔn)確率。
【圖文】：

Ni=1xi－X－σ()x4(4)其中，X－=1NΣNi=1xi，σx為標(biāo)準(zhǔn)差，N為信號(hào)長(zhǎng)度。通過式(4)可得，振動(dòng)信號(hào)的4階累積量是峭度，根據(jù)高斯過程中的高階累積量恒為0，知任何高斯過程的歸一化峭度值均為0，所以峭度對(duì)高斯信號(hào)取低值。在故障診斷中，正常滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的幅值呈現(xiàn)正態(tài)分布情況。當(dāng)產(chǎn)生故障時(shí)，振動(dòng)信號(hào)的幅值會(huì)背離正態(tài)分布，峭度K反映了這種背離程度［8］。故障越嚴(yán)重(沖擊信號(hào)越明顯)，背離程度越大，峭度值越大，所以峭度對(duì)軸承故障成分的振動(dòng)信號(hào)取高值。圖1峭度分析過程峭度分析法是計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)等間隔不同帶通頻段的峭度值，生成頻率－峭度曲線圖，又知峭度對(duì)軸承故障的振動(dòng)信號(hào)取高值的特性(有關(guān)這一特性的詳細(xì)論述請(qǐng)參考文獻(xiàn)［9］)，通過查看和比較不同帶通頻段的峭度值，，保留峭度值比較大的頻段(一般指頻段的峭度值接近或超過4)作為FIＲ濾波器帶通濾波范圍，因?yàn)樵擃l段可以提取出軸承信號(hào)的故障特征。再通過用時(shí)域指標(biāo)對(duì)濾波后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析診斷，將提高滾動(dòng)軸承故障診斷精度，圖1表示峭度分析法的計(jì)算過程。2FIＲ濾波器FIＲ濾波器可以設(shè)計(jì)成允許信號(hào)中某些特定頻率成分通過而阻止其他頻率成分，本文中我們用FIＲ濾波器來(lái)削弱外界噪聲對(duì)時(shí)域指標(biāo)值計(jì)算的影響，進(jìn)一步提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。確定FIＲ濾波器的濾波參數(shù)是設(shè)計(jì)FIＲ濾波器過程中的關(guān)鍵，通過確定合適的參數(shù)來(lái)提高FIＲ濾波器的濾波效果，逼近期望的相位和幅度響應(yīng)技術(shù)水平要求。本文中主要利用峭度分析法來(lái)確定FIＲ濾波器的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。3時(shí)域指標(biāo)通過分析振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域指標(biāo)，可以判別滾動(dòng)軸承存在故障的有無(wú)，通過比較一段時(shí)期的時(shí)域指標(biāo)，可以判斷故障的嚴(yán)重程度

過比較未濾波和濾波后計(jì)算得到的時(shí)域指標(biāo)來(lái)說明本文中我們提出方法的有效性。首先計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)在3種不同轉(zhuǎn)速下等間隔不同帶通頻段的峭度值，制成頻率－峭度曲線圖，如圖3～圖5所示。每幅圖中用細(xì)實(shí)線代表正常情況下峭度值隨頻率的變化趨勢(shì)，用點(diǎn)畫線和虛線代表內(nèi)外圈故障情況下峭度值隨頻率的變化趨勢(shì)。圖2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)圖3轉(zhuǎn)速在1750r/min下的峭度變化趨勢(shì)曲線圖圖4轉(zhuǎn)速在1772r/min下的峭度變化趨勢(shì)曲線圖圖5轉(zhuǎn)速在1796r/min下的峭度變化趨勢(shì)曲線圖從圖3～圖5中可以看出，由于正常的滾動(dòng)軸承運(yùn)行中無(wú)明顯的沖擊性振動(dòng)，所以正常情況的滾動(dòng)軸承在不同轉(zhuǎn)速和不同頻段內(nèi)的峭度值都是3以下。由于發(fā)生內(nèi)外圈故障的軸承會(huì)在運(yùn)行中受到?jīng)_擊性振動(dòng)，所以該類情況的滾動(dòng)軸承在不同轉(zhuǎn)速和不同頻段內(nèi)的峭度值差別大，且多數(shù)頻段峭度值大于4。在低頻段1200Hz以下來(lái)看，正常軸承、內(nèi)外圈故障在不同轉(zhuǎn)速下的峭度值都在3左右，說明該頻段內(nèi)無(wú)明顯滾動(dòng)軸承故障特征信息，所以將1200Hz設(shè)置為低頻通帶截止頻率。在高頻段1200Hz以上來(lái)看，內(nèi)外圈故障在不同轉(zhuǎn)速下的峭度值都接近或超過4，特別是外圈故障在更高頻段內(nèi)的峭度值達(dá)到8以上，說明該頻段內(nèi)滾動(dòng)軸承故障特征信息明顯，易于用來(lái)判斷滾動(dòng)軸承是否存在故障。另外，高于6000Hz采樣得到的數(shù)據(jù)(采樣頻率設(shè)置為12kHz)不準(zhǔn)確，所以將5800Hz設(shè)置為高頻截止較為合理。表1不同轉(zhuǎn)速下的時(shí)域指標(biāo)值轉(zhuǎn)速/(r/min)名稱峰值相對(duì)差距/%有效值相對(duì)差距/%峭度相對(duì)差距/%脈沖指標(biāo)相對(duì)差距/%峰值指標(biāo)相對(duì)差距/%175017721796內(nèi)圈3．2610240．4896648．0617310．00766．6647外圈6．5121450．57079123．1668523．2531011．42152正常0．290．0642．9
【作者單位】： 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院;電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院;
【分類號(hào)】：TH133.33

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本文編號(hào)：2537959