滚动轴承冲击特征提取的同步挤压S变换方法

潘高元 李舜酩 安增辉 曾宇

摘要：为从滚动轴承故障信号中提取出冲击特征以便于进行轴承故障诊断，首次引入同步挤压s变换（SSST）的信号处理方法。以同步挤压小波变换（SST）和s变换（sT）方法为基础，推导出了同步挤压s变换的表达式。用余弦调频仿真信号和冲击仿真信号进行s变换、SST和SSST分析，结果表明，SSST变换在信号整个频带上具有良好的时频分辨率和时频聚集性，且性能优于s变换和SST。用一组实际的滚动球轴承故障振动信号进行分析，结果表明，SSST能够方便有效地提取出轴承故障的周期性冲击特征。

关键词：故障诊断;滚动轴承;同步挤压小波变换;同步挤压s变换;冲击特征

中图分类号：TH165⁺.3;THl33.33文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2020）02-0433-08

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.02.024

引言

轴承是各类旋转机械中应用最广泛的零部件之一，也是旋转机械最主要、最常见的故障来源之一。轴承在工作中如果发生局部故障，相应的特征将会表现在振动信号中。如果能成功提取该冲击特征，即可有效地对滚动轴承相关故障进行诊断。但是由于旋转机械传动系统工作复杂，滚动轴承故障源信号通常淹没在背景信号与噪声中难以被准确识别;并且轴承的故障信号往往是典型的非平稳信号，而传统傅里叶变换方法一般无法直接准确地识别其故障特征。常用的时频分析方法都有各自的缺点，如短时傅里叶变换（STFT）时频分辨率低、小波变换（CWT）难于选择小波基、维格纳威尔（Wign-er-Ville）分布会产生严重的交叉干扰，产生虚假频率成分等。……