高階頻率加權能量算子在列車軸箱軸承故障診斷中的應用

摘要：針對軸箱軸承振動信號中微弱故障沖擊難以識別的問題,提出了高階頻率加權能量算子的信號解調方法,進而完成軸箱軸承的故障診斷。頻率加權能量算子(FWEO)通過在解調時加入信號中瞬時頻率的權重,從而提高了干擾情況下解調的魯棒性,但是當干擾信號能量較大時,FWEO依然無法有效解調軸承的故障沖擊信息。因此,在FWEO基礎上通過高階的導數運算,形成了高階頻率加權能量算子(HFWEO)。HFWEO通過高階導數運算提高了瞬時頻率的權重,從而有效提高了HFWEO對干擾信號的抑制作用;使用相關峭度準則確定合適的階次,保證HFWEO在提高抗干擾性的同時又引入較少的高頻噪聲,從而實現更可靠的軸箱軸承故障診斷。使用所提出的解調方法對仿真信號與軸箱軸承振動信號進行解調,并與傳統解調方法進行對比,結果表明,提出的HFWEO能量算子對干擾具有很好的抑制作用,可以在較低信號干擾比情況下具有良好的解調效果,同時所提的相關峭度準則可以準確地確定最佳的HFWEO階次,在復雜干擾情況下依然可以有效提取軸承故障沖擊,克服了傳統解調方法在干擾嚴重時的局限性,抑制了干擾的影響,對信號中故障沖擊識別更加有效,為更準確、快速判斷軸承故障類型提供了可靠保證。