基于隐马尔科夫模型的滚动轴承性能衰退评估

郝 刚，金 涛

(1.海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033；2.武汉城市职业学院 机电工程学院，湖北 武汉 430064)

0 引 言

滚动轴承是回转机械重要组成部分。以轴承为核心的转子系统健康状态监测、故障诊断、剩余寿命预测与健康状态评估等研究问题成为热点。轴承失效轻则造成旋转机械的停机，重则造成系统损坏，甚至引发灾难性事故。因此滚动轴承性能衰退评估对于其预防性维修，避免转子系统停机或事故具有指导意义。

轴承性能衰退过程指的是从健康运行状态变迁至亚健康状态的随机过程。以典型的滚动轴承为例，在循环交变应力的作用下，滚动轴承的滚道可能出现压痕、剥落、裂纹，保持架出现胶合、裂纹，滚子出现剥落等现象[1]。这些单因素或多因素早期失效的出现虽然不影响滚动轴承的正常运行，但是会出现振动、噪声增大、轴承发热等表征现象，意味着轴承进入亚健康状态，即性能衰退。

滚动轴承性能衰退的研究热点主要集中在特征参数提取问题、健康状态监测问题和寿命模型构建及剩余寿命预测问题。围绕相关热点，P.K.KANKAR等[2]采集滚动轴承的振动信号，利用小波分解得到不同的调制频率进行特征参数提取，使用支持向量机(SVM)对性能衰退进行分类识别取得较好效果；吴军等[3]在小波分析的基础上基于CEEMDAN的本征模能量特征提取，然后对不同模态分量IMF进行Hilbert-Huang变换，最后经过PCA和斯皮尔曼等级相关方法对信号进行融合后评估性能衰退的等级；……