全矢譜在滑動軸承轉子系統裂紋中的應用

周玉平，高 山，陳 磊，馬凌云

（鄭州大學機械工程學院振動工程研究所，河南 鄭州 450001）

1 引言

軸承作為機械設備中最常見、最易損壞的器件之一其運行狀態直接影響機械設備的壽命[1]。文獻[2]通過ANSYS 仿真軟件研究了含基座的滑動軸承轉子裂紋系統故障診斷方法。文獻[3]采用應變能釋放率法計算裂紋單元剛度矩陣，并引入到裂紋轉子系統整體有限元模型中，基于時域、頻域和在線識別方法對裂紋轉子故障診斷做了研究。文獻[4]提出基于全矢Hilbert 解調方法和全矢HHT 時域邊際譜方法，通過理論闡述和仿真驗證了其有效性。

將全矢譜應用到滑動軸承轉子系統故障診斷中，在ANSYS中建立滑動軸承雙盤轉子-滑動軸承系統有限元模型[5]，運用全矢譜得到裂紋故障的全矢HHT 時域邊際譜，表明該信號能更好的識別該系統裂紋的故障特征。實例驗證，全矢HHT 時域邊際譜在該轉子系統裂紋故障診斷中的完整性。

2 全矢HHT 時域邊際譜原理

2.1 全矢譜技術

設｛xn｝，｛yn｝分別是x，y 方向上的離散序列，其構成復序列｛zn｝=｛xn｝+j｛yn｝（n=1，2，…，N/2-1）其中j 為虛數，進一步提高了計算效率。通過傅立葉變換可以得到｛Zn｝=｛ZRn｝+j｛Zin｝，其中｛ZRn｝和｛Zin｝是｛Zn｝的實部和虛部。由此可快速計算得出：（具體推導過程參見文獻[6-7]）：

式中：橢圓長軸Ran—主振矢，短軸Rbn—副振矢；αn—主振矢與x

軸夾角；φn—初始相位角。

2.2 HHT 變換原理

Hilbert-Huang 變換[8-9]是一種處理非平穩信號的時頻分析方法，包括經驗模態分解（EMD）及Hilbert 變換兩部分，假設任何信號x（t），對其進行EMD 分解，得到各個通道的固有模態函數（IMF），對其進行Hilbert 變換求得瞬時頻率。……