一种滚动轴承故障诊断方法及系统与流程

本发明涉及轴承领域，具体为一种滚动轴承故障诊断方法及系统。

背景技术：

1、滚动轴承是机械设备中关键的基础部件之一，广泛应用于各种旋转机械设备中，如电动机、风机、压缩机、泵、机床和汽车等。它们的主要作用是支撑旋转轴或其他运动部件，并减少摩擦，从而提高设备的运转效率和寿命。由于滚动轴承在机械系统中的重要地位，其工作状态直接影响设备的性能和可靠性，一旦发生故障，可能导致设备停机、生产中断，甚至引发严重的安全事故。。

2、由于滚动轴承在高负荷、高速和复杂环境下长时间运行，容易出现磨损、裂纹、润滑不良、安装不当等故障。这些故障如果未能及时检测和处理，不仅会导致设备的性能下降和非计划停机，还可能引发严重的安全事故，造成巨大的经济损失，然而提高故障诊断的准确性，仍然是当前研究的热点和难点问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种滚动轴承故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：

2、采集滚动轴承在不同转速下的振动信号，对信号进行预处理，获取所述振动信号时的环境噪声和滚动轴承的转速，基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，建立转速和窗口大小的对应关系；

3、根据所述对应关系确定与所述转速对应的窗口大小，使用确定的窗口大小计算得到对应转速下振动信号的峭度图；对于每一个峭度图，获取峭度图的异常点，根据异常点的周期性得到待确定异常点；

4、获取待确定异常点所在峭度图的窗口大小，根据所述窗口大小确定谱峭度图的窗口大小，基于所述谱峭度图的窗口大小计算待确定异常点的谱峭度图，判断谱峭度图是否存在异常，如果存在，则确定滚动轴承存在故障。

5、优选地，所述基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，具体为：

6、计算所述环境噪声的熵以及环境噪声的平均功率，判断所述熵和所述平均功率的乘积所处区间，根据所述区间确定权重，将转速和权重的乘积作为第一结果值，根据所述第一结果值所属区间确定窗口大小。

7、优选地，所述获取峭度图的异常点，具体为：

8、计算每个峭度图的平均值，进而得到所有峭度图的平均值，获取峭度图的极大值点，判断极大值点与所述平均值的比值，若所述比值大于阈值，则将所述峭度图中的极大值点作为异常点。

9、优选地，所述根据异常点的周期性得到待确定异常点，具体为：

10、对于同一个窗口大小的峭度图，根据异常点的峭度值将异常点分组，按照异常点的先后顺序对每个分组的异常点排序，计算每个分组中两个相邻异常点的间隔，若间隔的标准差在预设范围内且平均间隔小于轴承转动周期，则将所述分组确定为异常分组，所述异常分组中的异常点为待确定异常点。

11、优选地，所述根据所述窗口大小确定谱峭度图的窗口大小，具体为：

12、将待确定异常点所在峭度图的窗口大小的预设倍数作为谱峭度图的窗口大小。

13、在另外一个方面，本发明还提供了一种滚动轴承故障诊断系统，所述系统包括以下模块：

14、信息采集模块，用于采集滚动轴承在不同转速下的振动信号，对信号进行预处理，获取所述振动信号时的环境噪声和滚动轴承的转速，基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，建立转速和窗口大小的对应关系；

15、疑似故障确定模块，用于根据所述对应关系确定与所述转速对应的窗口大小，使用确定的窗口大小计算得到对应转速下振动信号的峭度图；对于每一个峭度图，获取峭度图的异常点，根据异常点的周期性得到待确定异常点；

16、故障确定模块，用于获取待确定异常点所在峭度图的窗口大小，根据所述窗口大小确定谱峭度图的窗口大小，基于所述谱峭度图的窗口大小计算待确定异常点的谱峭度图，判断谱峭度图是否存在异常，如果存在，则确定滚动轴承存在故障。

17、优选地，所述基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，具体为：

18、计算所述环境噪声的熵以及环境噪声的平均功率，判断所述熵和所述平均功率的乘积所处区间，根据所述区间确定权重，将转速和权重的乘积作为第一结果值，根据所述第一结果值所属区间确定窗口大小。

19、优选地，所述获取峭度图的异常点，具体为：

20、计算每个峭度图的平均值，进而得到所有峭度图的平均值，获取峭度图的极大值点，判断极大值点与所述平均值的比值，若所述比值大于阈值，则将所述峭度图中的极大值点作为异常点。

21、优选地，所述根据异常点的周期性得到待确定异常点，具体为：

22、对于同一个窗口大小的峭度图，根据异常点的峭度值将异常点分组，按照异常点的先后顺序对每个分组的异常点排序，计算每个分组中两个相邻异常点的间隔，若间隔的标准差在预设范围内且平均间隔小于轴承转动周期，则将所述分组确定为异常分组，所述异常分组中的异常点为待确定异常点。

23、优选地，所述根据所述窗口大小确定谱峭度图的窗口大小，具体为：

24、将待确定异常点所在峭度图的窗口大小的预设倍数作为谱峭度图的窗口大小。

25、此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的方法。

26、针对现有技术中对滚动轴承故障诊断准确度不高的问题，本发明根据环境噪声和滚动轴承的转速确定窗口大小，利用窗口大小不同对振动信号的分析结果不同，对不同转速下采用不同的窗口大小获得峭度图，对于峭度图中的异常点，进一步根据谱峭度图进行确认，进而提高滚动轴承故障诊断的准确度。

1.一种滚动轴承故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，具体为：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取峭度图的异常点，具体为：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据异常点的周期性得到待确定异常点，具体为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述窗口大小确定谱峭度图的窗口大小，具体为：

6.一种滚动轴承故障诊断系统，其特征在于，所述系统包括以下模块：

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基于所述环境噪声和所述转速确定窗口大小，具体为：

8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述获取峭度图的异常点，具体为：

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述根据异常点的周期性得到待确定异常点，具体为：

10.一种计算机存储设备，所述存储设备上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。