基于零空间追踪和包络谱的滚动轴承故障诊断-论文.pdf

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1、第35卷第O3期煤矿机械V0l_35No．O32014年03月CoalMineMachineryMar．2014doi：10．13436／j．mkjx．201403109基于零空间追踪和包络谱的滚动轴承故障诊断水方群玲。李肖(中北大学机械与动力工程学院，太原030051)摘要：从振动信号中提取故障特征是滚动轴承故障诊断的常用方法。提出了利用零空间追踪算法和包络谱分析进行滚动轴承故障诊断的方法。首先对轴承故障振动信号进行零空间追踪(NullSpacePursuit)分解，降低噪声的干扰，提取高能量成分。然后对高能量分量进行包络谱分析得到振动信号特征频率．与理论故障特征频率对比后确定故

2、障类型。仿真和试验结果显示该方法能够成功提取特征频率，辨别轴承故障类型。具有一定的实际意义。关键词：零空间追踪算法；包络谱分析；滚动轴承；故障诊断中图分类号：R446文献标志码：A文章编号：1003—0794(2014)03—0242—02RollingBearingFaultDiagnosisBasedonNullSpacePursuitandEnvelopeSpectrumFANGQun-Hng。LIXiao(SchoolofMechanicalandPowerEngineeringofNoahUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abst

3、ract：Exactingfaultfeaturefromvibrationsignalisacommonmethodologyforroilingbearingfaultdiagnosis．UsingNullSpacePursuitalgorithmandenvelopespectrumforrollingbearingfaultdiagnosisisproposedinthispaper．Firstly，separatingthebearingfaultsignalinnullspacepursuitcanreducetheaffectofnoiseandextractsubc

4、omponentswithahighenergy．Then，calculatetheenvelopespectrumfromthesubcomponentsandthesignal’Scharacteristicfrequencies．Finally，determinedthefaultpositionbycomparisonwiththeoreticalfaultcharacteristicfrequencies．rrheapproachonsimulationandrealvibrationsignalsverifiestheeffectivenessoftheproposed

5、method．Keywords：nullspacepursuitalgorithm；envelopespectrum；roilingbearing；faultdiagnosis0引言会去除掉信号中属于奇异局部线性算子零空间的滚动轴承作为机械系统的关键部件．在长时间部分，达到过滤信号的作用。也就是说．通过奇异局的高速和旋转过程中难免发生损伤．对整个机械系部线性算子的运算。信号会被分解成两部分．一部统的运行造成严重影响。因此．滚动轴承的故障诊分属于奇异局部线性算子的零空间．一部分不是。断对于机械系统维持良好的工作状态有着非常重NSP主要包括估算并确定算法参数．然后利用确定要的意义。而通

6、过对其振动信号进行分析。提取故的算法提取信号的零空间分量。Peng和Hwang提出障特征已成为主要手段之一了一种标准化的分解信号的方法多年以来．傅里叶变换一直是信号处理领域应考虑如下微分算子用最广泛的方法之一．但是傅里叶变换只善于处理砉州t)周期性和平稳性的信号．只能反应信号全局特征，信号可以被分解为而没有好的时频分辨能力。而现实中。大多数信号k的频谱特征都是随时间变换的。为了解决这些难．s(￡)=(t)+(t)(2)点．许多时频分析方法已经被提出来分析非平稳和=1非线性信号式中(t)——算子的零空间；本文采用一种全新的信号分解算法．零空间追(f)——残余分量。踪算法(NSP)。使

7、用奇异局部算子从原信号中得到为了达到式(2)的分解效果，须选择理想的算局部窄带分量信号．并把这些分量新做为基信号．法，经过每次迭代得到各个(￡)。将基信号累加来追踪逼近原信号．从而实现对原信为了得到。(f)和U，()，求解以下方程号的分解。rr／n{II(D+P~)(S-U)IF+A。(F)}(3)n(，)，U，^I，，A21零空间追踪算法式中一特征矩阵：零空间追踪算法(NSP1是一种利用奇异局部线A广拉格朗日参数；性算子进行信号分解的自适应算法具有紧支撑和-以(t)