基于集成阶频谱相关的滚动轴承故障特征提取

夏均忠， 汪治安， 陈成法， 吕麒鹏， 刘鲲鹏

(军事交通学院 军用车辆工程技术研究中心，天津 300161)

滚动轴承是大部分旋转机械的重要零部件，其出现故障的概率较高[1]，带来的后果严重，因而对滚动轴承的故障诊断一直是研究的热点问题，振动分析方法是滚动轴承故障诊断的主要方式[2]。

近年来，循环平稳理论在滚动轴承和齿轮箱的故障诊断中扮演着十分重要的角色[3-5]。在循环平稳统计量中，谱相关密度函数(以下简称谱相关)是提取滚动轴承故障特征的主要统计量[6]。Borghesani[7]提出了基于循环调制谱的谱相关估计方法，并对其估计质量作了详细的分析，相比于传统的谱相关估计方法，该方法在一定程度上提高了估计效率。Urbanek等[8]通过对调制密度分布的谱频率轴积分得到集成调制密度分布(Integrated Modulation Intensity Distribution, IMID)，降低了故障特征的维数，简化了故障特征的表达。在工业实际应用中，由于载荷波动和工况变化，轴承的运行转速难以保持恒定，轴承的故障特征频率随时间而变化，传统的循环谱相关分析方法主要建立在定转速或者小转速波动的假设基础上，难以应用于变转速工况下滚动轴承故障特征[9]。

Abboud等[10-14]在循环平稳的基础上，提出了角度/时间循环平稳(Angle/Time Cyclostationary, ATCS)，利用阶频谱相关(Order-frequency Spectral Correlation, OFSC)表征变转速下滚动轴承故障特征，为循环平稳在变转速工况下的滚动轴承故障诊断奠定了基础。

针对变转速工况下的滚动轴承故障特征提取，论文在研究AT-CS的基础上，将循环调制谱(Cyclic Modulation Spectrum, CMS)应用到阶频……