[发明专利]一种轴承故障检测方法

摘要

一种轴承故障检测方法，包含采集信号、获取故障特征频率、分析、滤波处理、提取门限、故障判别六个步骤。其有益效果是综合利用功率谱与小波变换提取包络谱的特征结果，判断在轴承检测过程中的线谱为干扰线谱还是故障线谱，有效地提高了轴承检测的效率和准确度。方法简单，计算量小，易于实现，可以在电脑中实时显示检测结果，完全实现轴承检测的自动化和智能化。

主权项

1.一种轴承故障检测方法，包含以下步骤：（1）利用采集系统采集轴承振动信号，将振动传感器和待检测轴承固定在测试机床上，振动传感器与待检测轴承外环相接触，待检测轴承内环可随机床工件转动，振动传感器的输出与计算机采集卡电连接，采集卡将接收的轴承振动信号X（k）实时输入到计算机中；（2）根据轴承参数设定轴承故障特征频率，将轴承回转频率（Hz），滚动体个数z，滚动体直径d（mm），轴承节圆直径D（mm），接触角β输入到计算机中，利用如下公式获取轴承故障特征频率：内圈故障频率：外圈故障频率：滚动体故障频率：保持架故障频率：（3）对采集的轴承振动信号进行功率谱分析和小波变换分析，以1s数据为分析长度，对采集的信号进行傅里叶变换：，再令，其中X^*(k)为X（k）的共轭，得到信号的功率谱；利用‘db5’小波对数据做四重小波分解，对小波分解后的各频段做希尔伯特变换，去掉均值后在取其模值，对模值再次求其功率谱得到各频段的包络谱；（4）利用计算机对步骤（3）中得到的功率谱和包络谱进行滤波处理，得到功率谱和包络谱的连续谱，滤波处理利用的数学公式为双向α滤波器，其具体计算式如下：其中为数据序列，它是由连续谱和一系列线谱组成的，为其倒转序列，为正向滤波的输出，为反向滤波输出，为双向滤波器的输出，=0.9为递归系数；（5）在计算机中设置初始门限VH为3dB~6dB，利用步骤（4）中提取的功率谱以及包络谱的连续谱作为动态门限，将动态门限与初始门限VH相加，即可分别得到功率谱以及包络谱的线谱特征提取门限，判断轴承故障特征频率处的幅值是否大于线谱特征提取门限，从而判定特征频率处是否存在线谱；（6）根据功率谱和包络谱中是否存在线谱，计算机自动判别轴承故障，具体方法如下：（i）当检测轴承外圈、内圈故障时，振动传感器与待检测轴承外环相接触，功率谱存在线谱，而小波变换提取的包络谱中无线谱，则认为该线谱为干扰线谱，判定不存在故障；小波变换提取的包络谱中存在线谱则认为该线谱为故障特征线谱，判定存在故障；（ii）当检测轴承滚动体、保持架故障时，振动传感器与待检测轴承外环相接触，功率谱或小波变换提取的各包络谱存在线谱，则认为该线谱为故障特征线谱，利用故障特征线谱的有无，判定轴承滚动体、保持架的故障，即有故障特征线谱则认为存在故障，无故障特征线谱则认为不存在故障。