设备设计/诊断维修/再制造
现代制造工程（ModemManufacturingEngineering）
基于谱峭度法的滚动轴承故障诊断研究
张睿凡，孔凡让
（中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，合肥230027）
2012年第6期
摘要：共振解调是滚动轴承故障诊断中最常用的方法之一，然而其带通滤波器参数的选取通常比较困难。谱销度法可以根据销度最大化原则自动确定带通滤波器参数。采用一种基于销度最大化的谱峭度法设计最优带通滤波器，利用包
络分析进行故障诊断，通过实际轴承故障振动信号分析表明，该方法具有良好的效果。关键调：谱峭度；共振解调；故障诊断
中图分类号：TH16文献标志码：A文章编号：1671—3133(2012)06—010804
Faultdiagnosisinrollingelementbearingsbasedonblind
deconvolutionandspectralkurtosis
ZhangRuifan,KongFanrang
( Department of Precision Machinary Instrumentation, University of
Science and Technology of China,Hefei 230027,China)
Abstract: As one of the moet commonly used methods at fault diagnoeis in rolling element bearings,resonance demodulation has its disadvantage about how to select the parameters of the band-pass filter, But they can be automsatically determined by use of spectral kurtosis based on the principle of max kurtosis. Combined with resonance demodulation,they can do a better job at fault diagnosis. A fault diagnosis method based on spectral kurtosis was proposed. The sampling was preprocessed by designing the best band-pass filter with spectral kurtosis bssed on the principle of max kurtosis. Related experiments have shown the effectiveness of proposed method.
Key words: spectral kurtosis;resonance demodulation;fault diagnosis
0引言
滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械部件，其运行状态正常与否往往直接影响整台机器的性能1]，因此对滚动轴承的状态监测与故障诊断具有重要的现实意义。共振解调作为一种常见的故障诊断方法存在着它的局限性：对于带通滤波器参数的选择往往取决于操作者的经验和历史数据，需多次尝试,在多旋转部件的系统中将非常费时。Anto-ni提出一种基于短时傅里叶变换（STFT)的谱峭度定义[2]，以自动确定带通滤波器的参数，结合共振解调方法可以取得较好的效果。文献[3]提出一种基于谱哨度法和自适应遗传算法的轴承故障诊断方法，它是先将谱峭度法给出的带通滤波器参数作为初始数据，利用自适应遗传算法进行优化，最后再包络分析。文献[4]利用经验模态分解（EMD)降噪处理采样信号以突出高频共振信号，再用谱销度法选取最佳带通滤波 108
方方数据
器参数，结合包络分析法进行故障诊断。文献[5]通过使用最小摘反褶积提出一种增强谱度检测能力的算法。而文献[6]也是基于谱度提出了--种提取早期齿轮故障的优化滤波方法，用于分析早期点蚀故障。文献[7]先是用一个自回归模型对信号的功率谱密度进行白化处理，再用复Morlet小波进行小波分解，结合谱哨度计算后得到最佳滤波器。
本文采用谱峭度法进行滚动轴承故障诊断，先对谱哨度方法进行介绍与分析，再利用谱峭度法设计最佳带通滤波器，利用包络分析进行轴承故障诊断研究，并利用轴承故障振动信号进行验证。
谱悄度法 1
谱度最早是由Dwyer提出来的，一开始是作为一种补充，用于克服功率谱无法检测以及提取信号中瞬态现象等问题，其基本思路是计算每一根谱线对应的哨度值，找出隐藏在其中的瞬态信号，并确定所在频