图1显示了光谱的模拟信号。公式[9]中定义的模型的预期结果是不完善的,一套频率为72.47HZ的 频率的谐波出现零滑动。在3975HZ的共振频率附近的频带振幅是最大的。此频率没有在频谱中出现,因为它不一定就是一个谐波的 频率。
不过,图1最大重要的特征是即使一个小的滑动,光谱元件特征缺陷就已不明显,并且激发频带包括冗余信息。原因是二阶特性(能量,差额)的所有信息受滑动现象的幅度和发生率的约束。因而,由轴承滑动产生的大量噪声和随机性导致SNR的减少和数据属性的扭曲。由于这一事实,先进统计方法的使用是必要的。
4.损坏滚动轴承反应的特性
为了检测先进统计分析工具的实效性,谱,二阶循环分析和循环谱分析都在考虑中,并首先考虑了由随机模型(15)产生的一系列模拟信号。
考虑到的第一信号对应于外圈缺陷轴承的典型反应。外圈球转动的频率达到71.4HZ,同时激发结构自然频率fn1和fn2分别为2859HZ和3682HZ,选择的品质因数Q1和Q2为11HZ。模拟信号的采样频率为40HZ,它有8192样本的长度,并且其轴转速fshaft假定为18.3HZ。最终,认为轴承的滚动元件在缺陷频率周围有从0到1.07%的偏差。
图1 轴承在外滚道有滑动偏移下的信号谱模拟振动反应
图2表示了不滑的平稳信号连同相应的光谱。图3表示一个变滑百分比高达1.07%的信号。与图1的大部分光谱相似,图3b的光谱未能为检测和表征缺陷的类型提供清晰而有价值的工具。观察图3a波形图,与图2a的相反,它指出了脉冲由于滑动效果而“溜走”。结果,能量的随机部分大大高于固定部分。
那么,周期分析完成。图4用例子说明为模拟信号制作的SCDF的一部分等高线。SCDF的所有点在斜线上划分。不同点形成了一系列被认为与缺陷轴承的缺陷类型和调节机制有关的复杂菱形结构。这些点的间距必须与BPFO频率、它在水平方向的谐波以及它在垂直方向间距的2倍相等。根据这些说明,这些特征模式将提供自然频率与故障频率明显的相关性。因而,如果这些条件成立,这种关联就验证了存在于信号中的具体的调节效应。
图2 轴承在外滚道为零滑动下的模拟反应
图3(b) 轴承在外滚道滑移变化达到1.07%下的模拟反应
图4 在图3a中信号的二阶周期分析的轮廓描述
图5 在图3a中信号谱的轮廓描述
从检测方面得来的有用信息集中于由于滚动轴承在不同类型缺陷下的动态行为所激发的地区。所以,我们的检测研究集中在水平方向频宽在2到4KHZ的频率,因为它是系统自然频率附近的激起频率。在图4中观察到优势明显的点形成了特别的菱形结构,与我们期望的相反,纵向与横向坐标点和菱形对角线轴的尺寸不对应于轴承的故障频率或谐波。因而,图4中出现的模型是不确定的,并且由轴承故障频率BPFO产生的调节效应不能轻易的被发现。
从图4的SCDF图上可以清楚的看出在与故障频率相联系的 光谱元素和调制元素间有内在相关度,由于随机成分信息的缺乏。这一缺乏是由于这一现实:滚动元件的滑移产生了一个随机性,它扩大了信号中背景噪音的作用。因而,相同循环频率的信号元素的连接是引用错误的,导致了所有相关循环的衰减。
谱载是另一种可以特别使用的方法。该谱载作为一个与信号倾斜有关的非线形转变的指示器出现,尽管不足二阶特征,但有用的三阶信息能够在受非线形现象支配的信号中保留。
在滑动下,信号的光谱分析可由图5解释。不幸的是,这个方法也不能产生有用的结果。图5中的等高图并不能提出一个可以呈现缺陷类型的有用模式。