基于hilbert共振解调法滚动轴承振动故障诊断

《基于hilbert共振解调法滚动轴承振动故障诊断》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于Hilbert共振解调法滚动轴承振动故障诊断摘要：采用基于Hilbert变换的共振解调技术，从共振信号中解调出故障特征信号，对故障特征频率进行分析，并经过实验诊断出轴承故障类型和部位，验证了该损伤诊断方法的优越性。关键词：滚动轴承；故障诊断；共振解调技术1概述滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种机械部件，它的运行状态影响整台机器的性能，包括精度、可靠性等。同时它也是机器中最易损坏的元件之一。由于轴承使用寿命的离散性很大，若对其按设计寿命进行定时维修更换，则有可能使故障轴承得不到及时维修和替换，导致机械工作精度下降，甚至引

2、发事故。因此对滚动轴承进行工况监视与故障诊断，改传统的定时维修为视情维修或预知维修，具有重要意义［1］。滚动轴承最常见的故障形式为局部损伤和磨损，主要由运转过程中的腐蚀、疲劳、塑性变形、胶合引起。局部损伤具有突发性，会加剧运行时的冲击载荷，有可能在较短时间内发展为大片剥落，危害很大，因此力争在局部损伤出现的早期，就检测到其特征信号并对其进行定位［2,3］。2实验和结果2.1实验设计滚动轴承故障实验系统由机械驱动装置、轴系、加载装置、振动信号采集系统组成，如图2所示。机械驱动装置为变频调速电机及齿轮减速箱，轴转速可在15〜748r

3、/min之间调整。轴系包括直径100mm的轴、1个推力轴承、1个圆柱滚子轴承和1个受测的6220型深沟球轴承。受测轴承共有三种试件，分别为无故障轴承、外圈故障轴承和内圈故障轴承（用电火花加工方式分别在外内圈上模拟出点蚀坑）。加载装置通过总放大倍数为200的两级杠杆给轴承施加7000N的径向载荷。振动信号采集系统由手持式转速计、CA-YD-103加速度传感器、DHF-7电荷放大器、凌华PCI-1812采集卡、工控机组成。2.2故障特征频率计算文章的实验分别模拟了外圈单处点蚀故障和内圈单处点蚀故障。可以计算出外圈故障特征频率fout

4、为57.09Hz，内圈故障特征频率fin为79.31Hz,其边频带谱间隔频率为fs=12.40HZo2.3数据处理及结果分析分别对外圈故障和内圈故障轴承的振动实测信号进行处理和分析。(1)滚动轴承外圈滚道有一处点蚀坑时，所测振动信号的时域波形经过共振解调后的信号频谱见图1。可见经过共振解调的信号频谱可以明显看出故障特征频率及其倍频。由此可看出共振解调法用于滚动轴承局部损伤诊断的有效性。在56.88Hz、113.77Hz、170.65Hz、227.54Hz处有谱峰，与滚动轴承外圈故障特征频率57.09Hz及其2倍频114.18Hz

5、、3倍频171.27Hz,4倍频228.36非常接近。这些谱峰的幅值非常明显，周围无边频带谱，轴承点蚀故障时振动信号出现明显的冲击振动。(2)滚动轴承内圈滚道有一处点蚀坑时，共振解调信号频谱见图2。共振解调频谱以0Hz(零倍频)、80.32Hz和160.64Hz为中心，以12.45Hz为间隔出现了边带谱族。其中80.32Hz和160.64Hz与内圈故障特征频率79.31Hz及其2倍频158.62很接近，12.45Hz与理论计算所得内圈故障边带谱线间隔12.40Hz非常接近。3结束语滚动轴承发生局部损伤时的特征信息，通常会对轴承结

6、构共振产生调制作用。利用基于Hilbert变换的共振解调技术，从高频共振信号中将调制信号解调出来，就放大和分离了故障特征信息，从而能准确诊断轴承局部损伤。实验结果也验证了这一点。从而说明基于Hilbert变换的共振解调技术是分析和监测滚动轴承故障的有力工具。参考文献[1]梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断一理论•方法•系统[M].北京：机械工业出版社，1996.[2]高广华，危韧勇，李志勇，等.Hilbert谱分析方法及计算机仿真实现[J].机械与电子，2006(10).[3]任国全，韦有民，郑海起.基于小波分析的轴承故障诊断研究[

7、J].河北省科学院学报，2002(5).[4]朱宜尧.SKF197726型轴承故障原因分析[J].铁道机车车辆工人，2004.