基于双谱分析在回转支承故障诊断中的应用与研究.pdf

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1、第4期机械设计与制造2016年4月MachineryDesign&Manufacture253基于双谱分析在回转支承故障诊断中的应用与研究赵阳，陈捷，洪荣晶，封杨(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：回转支承在风电、工程机械等领域广泛应用，是一种能够同时承受大量轴向、径向载荷与倾覆力矩的重要工业生产部件。提出了一种基于双谱分析的故障诊断方法。在实际工况下，由于回转支承工作环境恶劣，其故障发生时所产生的信号一般含有大量的背景噪声，并且其信号会呈现出非线性与非高斯性。直接使用常见的频谱分析方法难以得到可靠的结论。而所采用的基于高阶统计量的双谱分

2、析故障诊断方法是解决非线性相位耦合和非高斯性的有效工具，采用双谱分析可以有效抑制高斯背景噪声的影响，提去除隐藏在信号中的非高斯特征。关键词：回转支承；双谱分析；非线性；非高斯性中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)04-0253—05ApplicationandResearchinFaultDiagnosisofSlewingBearingBasedonBispectrumAnalysisZHAOYang，CHENJie，HONGRong-jing，FENGYang(DepartmentofMechanicalEngineeri

3、ng，NanjingUniversityofTechnology，JiangsuNanjing210009，China)Abstract：Slewingbearingsorewidelyusedthefi~ldofwindpower，engineeringmachinery，etc，whichCOnbearalargeaxialandradialloadandtiltingmomentoftheimportantindustrialproductionparts．Itpresentsafaultdiagnosismethodbasedon6却ectrumanaly

4、sis．Undertheactualworkingcondition，becauseofthebadslewingbearingworkenvironment，thesig,~producedbyfaultOccursgenerallycontainsalotofbackgroundnoise．andthesignalwillpresentanonlinearand，—Gaussian．Directuseofcommonspectrumanalysismethodisdifficulttogetreliableconelusio~Adoptingbasedonhi

5、gherorderstatisticsofthedoublespectrumanalysisoffaultdiagnosismethodisefectivetosolvenonlinearphasecouplingandD,onGaussiantool，andusingbispectrumanalysisCOItefectivelysuppressGaussianbackgroundnoise，andtheefectofremovalofnon-Gaussiancharacteristicshiddeninthesigna1．KeyWords：SlewingBea

6、ring；BispectrumAnalysis；Nonlinear；NonGaussian估计中使用的周期图法，具体即为将观察数值分段，其后根据傅1引言里叶变换(FFr)将各段数据进行离散傅里叶变换(DFr)，进而得回转支承也叫回转支承，是风电发电机、挖掘机和起重机等到各阶频域矩的估计，最后利用频域矩与累积量谱的关系求的双机械设备中重要机械原件。其起到将机械结构上部与下部连接起谱估计。为了减少估计的方差，要对数据进行平滑。间接法是指对来的作用，用以支承上部的重量和工作负荷，并使下部相对于上各段的DFY系数进行复调制，最后再估计每段数据的双谱r)】。一部进行旋转。回

7、转支承一旦发生机械故障不但维修成本巨大，而般情况下，采用直接双谱分析具有更小的计算量，因此在这里所且可能影响整机乃至整条生产线的工作效率。因此及时、充分的采用的方法为直接双谱分析。了解回转支承的工作状态和性能，对于机械设备的定期检修与维本研究以回转支承试验台为研究对象，采用直接双谱分析护有重大意义【IJ。在实际工程应用中，尤其是回转支承发生故障法对模拟故障的回转支承进行故障诊断。时，振动信号较正常工作时往往呈现出较强的非线性与非高斯性。传统意义上的功率谱分析仅能针对一个均值已知的高斯过程2双谱分析的原理进行完整的描述，而对于基于高阶累积量发展起来的双谱分析则2．1

8、双谱的定义