基于包络谱带通峭度的改进谱峭度方法及在轴承诊断中的应用

张 龙， 毛志德， 杨世锡， 李兴林

(1. 浙江大学 机械工程学院， 杭州 330027; 2. 华东交通大学 机电与车辆工程学院， 南昌 330013；3. 杭州轴承试验研究中心 博士后工作站， 杭州 310022)

滚动轴承运行过程中，元件局部缺陷将与其它元件工作表面相接触，从而产生冲击。该冲击作用时间短、频域跨度大，从而可能激发轴承、轴承座和传感器系统的固有振动。该固有振动受阻尼作用，通常在下一个冲击到来之前几乎完全衰减，从而形成一个冲击响应链。冲击响应的发生频率由轴承转速及其尺寸参数确定，也称为故障特征频率。滚动轴承振动故障检测的目的就是从采集到的受噪声和其它机器部件干扰的振动信号中确定冲击的有无、强弱和发生频率，以此判断是否存在故障、故障程度及故障部位。共振解调方法是滚动轴承故障检测中常用的方法之一，利用带通滤波器在故障冲击引起的固有频率附近进行滤波，通过对滤波信号的包络信号进行频谱分析确定轴承健康状态。但带通滤波器中心频率和带宽参数的选择往往需要丰富的先验知识和历史数据，易造成较大的分析误差[1]。

谱峭度(Spectral Kurtosis, SK)最早由Dwyer提出并用于检测信号中非高斯分量的出现及所在谱线[2]。Antoni进一步完善了SK的理论基础且推广了其应用范围[3]，并将SK方法中获得的最大峭度值作为状态监测指标值，以最大峭度值所在SK曲线为依据设计带通滤波器进行滚动轴承故障检测[4]。为提高SK的执行效率以适合工业现场使用，Antoni提出了基于FIR滤波器的快速谱峭度方法(Fast Spectral Kurtosis, FSK)[5]。……