一种轴承早期故障确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种振动信号特征提取方法，特别是设及一种轴承早期故障确定方 法。
【背景技术】
[0002] 轴承是旋转机械设备的重要组成之一，在实际工程应用中轴承故障一直是旋转机 械设备频发的故障件，对于轴承早期故障特征提取能够及早发现轴承故障，避免因轴承故 障而导致旋转机械设备的二次损伤。轴承振动信号中含有丰富的轴承故障信息，利用适用 的特征提取方法提取出敏感特征能够实现对于轴承故障的检测与预警。
[0003] 对于滚动轴承而言，轴承由轴承外圈、轴承内圈、滚珠和保持架组成。轴承故障也 分为外圈故障、内圈故障、滚动体故障和保持架故障四种，对应的故障频率如下：
【主权项】
1. 一种轴承早期故障确定方法，所述方法包括： 第一步：将采集到的轴承振动时域信号，按照等长度分割成为N组子振动信号； 第二步；对于每一子振动信号，计算局部频谱带能量Mg: 1)对子振动信号进行频域变换形成HUbed边际谱； 。在化化ert边际谱中Wf G [fp-Atfp+Af]为区间在整个边际谱中选取局部频谱 带，其中，fp为根据轴承结构尺寸计算的轴承故障特征频率，Af = 2化； 3)通过公式
计算局部频谱带能量Mg，其中h(f)局部频谱带内频率 幅值； 第=步；由所述N个所述Mg组成局部频谱带能量值序列，轴承无故障时振动信号局部 频谱带能量值为Mf，所述序列中的K*M f共计M次，其中K为一常数，特征能量率CPR由 公式 CPW = ^xl()()% 确定. iV 第四步：当(PR大于等于某一常数A时，则能够确定为早期故障。
2. 根据权利要求1所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，K是通过早期故障 模拟标定实验经验值，取值为K>1.5,且K《3. 5。
3. 根据权利要求2所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，K取值为2时，能 够满足常规检测精度的要求。
4. 根据权利要求1至3任一所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，N取值为 > 20,且《60时，能够满足常规检测精度的要求。
5. 根据权利要求4所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，N取值为40。
6. 根据权利要求1至5任一所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，A取值为 A > 80%，且 A《95%。
7. 根据权利要求6所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，A取值为80%。
8. 根据权利要求1所述的一种轴承早期故障确定方法，其特征在于，确定为早期故障 后，向外输出报警信息。
9. 一种轴承早期故障确定装置，该装置包括局部频带宽确定装置，局部频谱带选定装 置，局部频谱带能量计算装置，特征能量计算装置； 局部频谱带选定装置根据由局部频带宽确定装置确定的Af确定区间fG [fp-Af， fp+ A f]，A f = 2Hz，fp为根据轴承结构尺寸计算的轴承故障特征频率； 局部频谱带能量计算装置根据局部频谱带内频率幅值h (f)通过公式
矿计算局部频谱带能量Mg; 特征能量率计算装置，将轴承振动信号按照等长度分割成为N组子振动信号，由局部 频谱带能量计算装置计算得到N组子振动信号的局部频谱带能量Mg，N个Mg组成局部频谱 带能量值序列，轴承无故障时振动信号局部频谱带能量值为Mf，所述序列中的Mg > K*Mf共 计M次，其中K为一常数，特征能量率CPR由公式CPi? = I()()%确定；当(PR大于等于某 一常数A时，能够确定为早期故障。
10.根据权利要求9所述的一种轴承早期故障确定装置，其特征在于，A取值为80%，K 取值为2, N取值为40。
【专利摘要】本发明涉及一种轴承早期故障确定方法包括：第一步：将采集到的轴承振动时域信号，按照等长度分割成为N组子振动信号；第二步：对于每一子振动信号，计算局部频谱带能量Mg：1)对子振动信号进行频域变换；2)在Hilbert边际谱中以f∈[fp-Δf，fp+Δf]为区间在整个边际谱中选取局部频谱带，其中，fp为根据轴承结构尺寸计算的轴承故障特征频率，Δf＝2Hz；3)通过公式计算局部频谱带能量，其中h(f)局部频谱带内频率幅值；第三步：由N个Mg组成局部频谱带能量值序列，轴承无故障时振动信号局部频谱带能量值为Mf，所述序列中的Mg≥K*Mf共计M次，其中K为一常数，特征能量率CPR由公式确定；第四步：当CPR大于等于某一常数A时，则能够确定为早期故障。
【IPC分类】G01M13-04, G01H17-00
【公开号】CN104596766
【申请号】CN201410818332
【发明人】刘鹏鹏, 邱伯华, 童一俊, 黄雅琳, 蒋云鹏, 张成伟, 陈卓, 魏慕恒
【申请人】中国船舶工业系统工程研究院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月24日