滚动轴承故障诊断(附MATLAB程序)

1、第二组实验 轴承故障数据：Test2.mat数据打开后应采用X105_DE_time作为分析数据，其他可 作为参考，转速1797rpm轴承型号：6205-2RS JEM SKF,深沟球轴承采样频率：12k Hz1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率通过以上原始数据可知次轴承的参数为：轴承转速r=1797r/min ;滚珠个数n=9;滚动体直径d=7.938mm;轴承节径D=39mm滚动体接触角a =0由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为：外圈故障频率 f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cos a )=107.34Hz内圈故障频率 f2=r/60 * 1/2 *

2、 n(1+d/D *cos a )=162.21Hz滚动体故障频率 f3=r/60*1/2*D/d*1-(d/DF2* cosA2( a )=70.53Hz保持架外圈故障频率 f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cos a )=11.92Hz2. 对轴承故障数据进行时域波形分析将轴承数据Test2.mat导入MATLAB中直接做FFT分析得到时域图如下：原倍号时域團1 ”5 rnrI t-1 500.050 10.150.20.250.30.35并求得时域信号的各项特征:(1)有效值：0.2909;(2)峰值：1.5256;(3)峰值因子：5.2441;(4)峭度：5.2793;(

3、5)脉冲因子：7.2884;( 6)裕度因子：9.1083：3. 包络谱分析对信号做EMD模态分解，分解得到的每一个IMF信号分别和原 信号做相关分析，找出相关系数较大的IMF分量并对此IMF分量进 行Hilbert变换。Empirical Mode DecompositionmF -L,十伸H Y *巾 j 叫 f 十 J * T*、杯/百1* 卢旳*)V1 -, l亍20艸询严-/二护丹血夙耐杯*亍严由图中可以看出经过EMD分解后得到的9个IMF分量和一个残余量。IMF分量分别和原信号做相关分析后得出相关系数如下：EMD分量IMF1IMF2IMF3IMF4IMF5相关系数0.95960.1

4、9900.10960.00620.0230EMD分量IMF6IMF7IMF8IMF9IMF10相关系数0.00320.00450.00550.00600.0062由上表得：IMF1的相关系数明显最大，所以选用IMF1做Hilbert包络谱分析。所得Hilbert包络谱图如下：包络频率对包络谱图中幅值较大区域局部放大得到下图由以上包络图的局部放大图中可以看出包络图中前三个峰值最大也最明显，三个峰值频率由小到大排列分别为58.59Hz、105.5Hz、164.1Hz。把这三个频率数值和前文计算所得的理论值进行比较可知： 频率值最大为164.1Hz和内圈的故障理论计算特征频率 f2=162.21Hz

5、 相近，说明此轴承的故障发生在轴承的内圈。clc程序1:原始信号时域分析及小波去噪处理clear all轴承诊断 test2.mat);x1=z.X105_DE_time(1:4096);clear z;N=4096;fs=12000;n=0:N-1;t=n/fs;f=n *fs/N;figure(1);plot(t,x1);xlabel(t);ylabel(幅值);title( 原信号时域图)%、波去噪thr,sorh,keepapp=dde ncmp(de n,wv,x1);xd=wde ncmp(gbl,x1,db3,2,thr,sorh,keepapp);figure(2);plot(

6、t,xd);xlabel(t);ylabel(幅值);title(小波去噪后时域图)程序2: EMD分解及Hilbert 包络clcclear all轴承诊断 test2.mat);x=z.X105_DE_time(1:1024);N=1024;fs=12000;n=0:N-1;f=n *fs/N;lag=N;n=0:N-1;t=n/fs;imf=emd(x);m,n=size(imf); %imf 为一 m*n阶矩阵，m是imf分量，n为数据点 emd_visu(x,1:length(x),imf,m); %实信号的信号重构及emd结果显示函数for i=1:ma(i)=kurtosis(i

7、mf(i,:);%峭度b(i)=mea n( imf(i,:); %均值；c(i)=var(imf(i,:); %方差；d(i)=std(imf(i,:); %均方值e(i)=std(imf(i,:)40.5; %均方根值f(i)=skew ness(imf(i,:); %计算偏度endk,c=max(a); %k 为峭度最大值，c为最大元素在数组中的位置r,lags=xcorr(x,lag,u nbiased); %计算序列的自相关函数for i=1:mR,lags=xcorr(imf(i,:),lag,u nbiased); %计算序列的自相关函数a=corrcoef(R(1:N/2),r(1:N/2); %相关系数矩阵【对称】，主对角元素为 1xg(i)=abs(a(1,2); %相关系数endR,C=max(xg); %R为最大值，C为最大元素在数组中的位置figure(4);y = hilbert(imf(C,:);a = abs(y);% 包络 b=fft(a);mag1=abs(b); mag=mag1*2/N; f1=(0:N-1)*fs