共振解调技术在滚动轴承故障诊断中的研究与应用

自适应共振解调法及其在滚动轴承故障诊断中的应用应用一《自适应共振解调法在汽车轮毂轴承故障诊断中的神奇表现》咱先来说说这汽车轮毂轴承，那可是汽车里相当重要的一个家伙。

就好比人的腿，没有好腿，咱这汽车咋能在路上欢快地跑起来呢？我有个朋友，开着他那心爱的小轿车，本来打算周末美滋滋地出去自驾游。

谁知道，车刚开出去没多远，就感觉车子有点不对劲，那震动感就跟坐过山车似的，只不过这过山车坐得可一点都不舒服。

我那朋友心里就犯嘀咕了，这是咋回事啊？于是赶紧把车开到维修厂。

维修师傅那可是经验丰富，听我朋友描述完情况，就怀疑是轮毂轴承出了问题。

这时候，自适应共振解调法就闪亮登场啦！师傅拿出专业的检测设备，开始用这神奇的方法检测轮毂轴承。

这个自适应共振解调法啊，就像是一个特别聪明的小侦探。

它能精准地捕捉到轴承运行过程中那些微小的震动信号，就好比能听到轴承在“说话”一样。

通过对这些信号的分析和处理，师傅很快就发现了问题所在。

原来啊，是轴承里的一个小滚珠磨损得有点严重，就像一个调皮的小鬼，在里面捣乱，导致车子震动得厉害。

找到了病根，师傅很快就把那个调皮的滚珠给换了，车子立马就恢复了往日的活力。

我朋友又能开开心心地踏上他的自驾游之旅啦。

通过这件事，可让我们见识到了自适应共振解调法的厉害。

它在汽车轮毂轴承故障诊断中，真的就像是一盏明灯，能快速准确地找出问题，让我们的爱车能健康地跑在路上。

应用二《自适应共振解调法在工厂机器滚动轴承故障诊断中的妙用》在工厂的生产车间里，那各种机器整天轰隆隆地响个不停，就像一群勤劳的小蜜蜂在忙碌地工作。

但要是这些机器里的滚动轴承出了问题，那可就麻烦啦，整个生产都得受到影响。

有一次，我去一家工厂参观，正好碰到他们一台重要的机器出现了故障。

这台机器平时可是车间的得力干将，生产效率那叫一个高。

可这会儿，它却像是个生病的老人，有气无力的。

工人们都着急得不行，不知道该怎么办才好。

这时候，技术专家出马啦，他决定用自适应共振解调法来给这台机器做个“全面体检”。

基于共振解调技术的信号调理仪及轴承故障诊断研究的开题报告一、题目基于共振解调技术的信号调理仪及轴承故障诊断研究二、选题背景轴承是机械设备中最为基础的零部件之一，具有重要的传动作用，若出现故障会严重影响机械的工作效率以及寿命。

目前，已有一系列的轴承故障检测方法和工具，其中基于共振解调技术的信号调理仪具有高精度、高灵敏度、非侵入式等优点，已经成为目前非常热门的轴承故障检测方法之一。

因此，开展此项研究具有非常重要的现实意义和应用前景。

三、研究内容本研究主要包括以下内容：1. 对基于共振解调技术的信号调理仪的原理进行深入研究，分析其优缺点和适用范围。

2. 设计开发一款基于共振解调技术的信号调理仪，包括硬件系统和软件系统。

3. 进行实验验证，验证该信号调理仪的有效性和准确性。

4. 针对轴承故障的检测方法进行研究，结合信号调理仪，利用关键参数来辨识轴承的不同故障类型和程度。

5. 进行现场监测，对工业领域中常见的轴承故障进行实时监测和预警。

四、研究意义1. 掌握基于共振解调技术的信号调理仪的相关理论和方法，为今后相关研究提供理论支持。

2. 提供一种高精度、高灵敏度的轴承故障检测方法和工具，为轴承故障诊断领域提供了新的思路和方法。

3. 实现了对工业轴承故障的实时监测和预警，为实现设备的实时智能化管理提供了可靠手段。

4. 本研究具有广泛的应用前景，不仅适用于轴承故障诊断领域，还可以推广到其他机械故障的检测中。

五、研究方法本研究将采用实验方法和模拟仿真方法相结合的方式进行，具体包括以下几个步骤：1. 认真学习相关文献，深入研究基于共振解调技术的信号调理仪的原理和轴承故障检测的方法。

2. 设计开发一款基于共振解调技术的信号调理仪，包括硬件系统和软件系统，并进行实验验证。

3. 利用仿真软件对模拟信号进行处理和模拟实验，以验证本研究的可行性和有效性。

4. 进行实地监测，对工业领域中常见的轴承故障进行实时监测和预警，从而验证研究的实际应用价值。

第37卷第12期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37 No.12 2018基于Infogram的共振解调方法在滚动轴承故障特征提取中的应用夏均忠$，于明奇$，黄财2,汪治安$，吕麒鹏1(1.军事交通学院军用车辆工程技术研究中心，天津300161 ;2.东莞市T R轴承有限公司，广东东莞523000)摘要：带通滤波器参数（中心频率和带宽)设置是共振解调的关键，针对快速峭度图找寻的中心频率偏大、带宽 过宽的问题，应用Infogram(信息图）确定带通滤波器参数。

研究分析了信息图的概念及特点;通过构建脉冲噪声干扰和 故障脉冲高重复率两种仿真信号，对信息图和快速峭度图进行了分析对比，信息图对共振频带的优选效果强于快速峭度 图;将信息图应用到轴承内圈、滚动体故障振动信号共振解调中，可得到故障特征频率及其谐波、转频、边频带等轴承故障 特征参数，故障特征明显、故障信息较为丰富。

关键词：滚动轴承;特征提取;共振解调;快速峭度图;信息图中图分类号：T N911.23;T B53文献标志码：A D O I：10.13465/j. cnki. jvs. 2018. 12.005Application of resonance demodulation in rolling bearing faultfeature extraction based on InfogramXIA Junzhong1，YUMingqi1，HUANG Cai2，WANGZhian1，LUQipeng1(1. Military Vehicle Engineering Technology R esearch Center，Military Transportation A c a d e m y，Tianjin 300161，China;2. D o n g g u a n T R Bearing C o.，L t d.，D o n g g u a n 523000，China)Abstract:S e l e c t i n g p r o p e r p a r a m e t e r s(c e n t e r f r e q u e n c y a n d b a n d w i d t h)of a b a n d-p a s filter is crucial to r e s o n a n c e d e m o d u l a t i o n.H o w e v e r，t h o s e p a r a m e t e r s s e l ected b y t h e fast k u r t o g r a m w e r e n o t satisfactory；t h e r e f o r e，I n f o g r a m w a s p r o p o s e d.Firstly，its c o n c e p t a n d peculiarity w e r e investigated. T h e n to c o m p a r e t h e a p p l i c a t i o n effect of t h e I n f o g r a m w i t h t h e fast k u r t o g r a m，t h e s i m u l a t e d signals w i t h t h e i m p u l s i v e n o i s e a n d h i g h repetition rate w e r ed e s i g n e d.T h e I n f o g r a m w a s b e t e r t h a n t h e fast k u r t o g r a m for identification ability of r e s o n a n c e t h e I n f o g r a m w a s a p p l i e d to r e s o n a n c e d e m o d u l a t i o n of tlie vibration s ignals of faulted b e a r i n g s，a n (fault characteristic f r e q u e n c y a n d its h a r m o n i c s，s i d e b a n d s，a n d etc. )of faulted b e a r i n g s w e r e clearly o b s e r v e d.T h e result s h o w s t h e b a n d s s e l e c t e d b y t h e I n f o g r a m h a v e t w o o b v i o u s a d v a n t a g e s：fault characteristics a r e i n f o r m a t i o n is rich.Key words:rolling e l e m e n t b e a r i n g；fault feature e x t r a c t i o n；r e s o n a n c e d e m o d u l a t i o n；fast k u r t o g r a m；I n f o g r a m滚动轴承广泛用于旋转机械中，其运行状态是否 正常往往直接影响整台设备的性能，因此对滚动轴承 技术状态监测和早期故障诊断具有重要意义。

基于Hilbert共振解调法的滚动轴承振动故障诊断采用基于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。

标签：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/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圈、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=12.40HZ。

振　动　与　冲　击第26卷第1期JOURNAL OF V I B RATI O N AND SHOCKVol .26No .12007　自适应共振解调法及其在滚动轴承故障诊断中的应用基金项目:铁道科学研究院基金项目(2004YF5)资助。

收稿日期:2005-10-21　修改稿收到日期:2006-02-28第一作者刘金朝男,博士,副研究员,1971年生刘金朝1,　丁夏完2,　王成国1(1.铁道科学研究院研发中心,北京　100081;　2.中央民族大学数学与计算机科学学院,北京　100081) 摘　要　与AR 模型、小波变换等故障诊断方法相比较,工程人员更多的是采用共振解调法对滚动轴承故障进行诊断,但诊断成功与否很大程度上依赖于滤波器中心频率及其带宽的选择。

这里提出的诊断滚动轴承故障的自适应共振解调法避免了带通滤波器难以选择的困难。

其核心思想是:不采用滤波的方式而是通过先对时间信号进行时频变换,然后从时频能量谱中自动提取时间能量信号的方式来达到将由于冲击引起的共振高频信号和高能量的低频信号分离。

此外,给出了一个统一的框架从时频能量谱中自动提取类似于时间边缘的时间能量信号,即L p 范数准则。

数值实验结果表明,自适应共振解调法能有效地诊断滚动轴承的外圈故障、内圈故障、滚动体故障,而且比传统的共振解调法的性能更优。

关键词:自适应共振解调法,时频分析,L p范数,细化傅里叶技术,滚动轴承,故障诊断中图分类号:TH133.33 文献标识码:A 滚动轴承是旋转机械的一种,最早利用时域信号的数字特征,如峭度系数、振幅的有效值等进行轴承故障诊断。

该方法的可靠性很大程度上依赖于阀值的选取,因此人们只把它当作一种初步的定性的诊断方法。

频率分析法[1-2]可以对轴承的早期故障进行精确诊断。

共振解调方法[3-5]是频率分析法中最成功的一种,其基本原理是将低频的冲击信号调制到高频的共振频率而远离能量巨大的低频信号。

当带有局部缺陷的轴承转动时每转过缺陷处都将会产生冲击,如果轴承按照固定的旋转频率旋转,那么这个冲击将会以固定的频率出现。