Page 275 - 《振动工程学报》2026年第2期

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−
第 2 期 陈 鑫，等：面向低转速及变转速复合工况下滚动轴承故障诊断研究 591

10

0.040 轴承外圈故障特征频率
IAS / (rad·s −1 ) −30 幅值 / (rad·s −1 ) 0.032 N w =256

−80
0 30 60 0.024
IAD / rad 0 10 20
循环阶次 / ×
(d) w s
10 0.048 (a) N w =256
IAS / (rad·s −1 ) −30 幅值 / (rad·s −1 ) 0.042 X: 3.6 轴承外圈故障特征频率
N w =512
X: 10.8

−80 X: 7.2
0 30 60
IAD / rad 0.036
(e) 复合信号(−20 dB) 0 10 20
(e) Composite signal (−20 dB) 循环阶次 / ×
(b) N w =512
4
轴承外圈故障特征频率 图 14 循环平稳分析结果
IAS / (rad·s −1 ) 2 X: 7.2 X: 10.8 IAS 波动不具有二阶循环平稳特性，导致传统循环
X: 3.6
Fig. 14 Results obtained by cyclostationary

0 平稳算法无法有效提取轴承故障特征，即在图 14(b)
0 5 10 15 20 中无法辨识滚动轴承故障特征谱线。
阶次 / ×
(f) 阶次谱 进一步地，采用本文所提方法对原始信号进行
(f) Order spectrum 分 析， 其 中 指 标 中 参 数 设 置 为 ：
P=2, 3, … , 20， IDF
图 12 轴承外圈故障仿真 IAS 波形 f bpfo =3.6×， K=5； 参 考 信 号 为 试 验 信 号 ， 如 图 15(a) 所
Fig. 12 Simulation IAS waveforms of bearing outer race fault 示，可见参考信号中滚动轴承故障冲击显著；通过

能量

1.55 1.0 5.6
0.8
MO 0.50 0.6 IAS / (rad·s −1 ) 5.2
0.4
0.2
−0.55 4.8
0 160 320 0 6.28 12.56
阶次 / × IAD / rad
(a) 优化MO (a) 参考信号
(a) Optimal MO (a) Reference signal
1.2 轴承外圈故障特征频率 0.04 X: 3.6 轴承外圈故障特征频率
幅值 / (rad·s −1 ) 0.6 X: 3.6 X: 7.2 X: 10.8 幅值 / (rad·s −1 ) 0.02 X: 7.2 X: 10.8

0
0 0 10 20
3 10 20 阶次 / ×
阶次 / × (b) 参考信号的阶次谱
(b) 阶次谱 (b) Order spectrum of reference signal
(b) Order spectrum
1.4

图 13 SAM 分析结果 X: 14
Fig. 13 Results obtained by SAM
IDF 0.8
见，滚动轴承外圈故障特征谱线无法被有效辨识，干
扰谱线占主导地位。此外，采用循环平稳方法对原
0.2
始 信 号 进 行 分 析， 其 中 窗 宽 参 数 N w 分 别 设 置 为 0 10 20
P
256 和 512，最大循环频率 α ma 设置为 100，获得的循 (c) P与IDF指标的关系
x
环阶次谱如图 14 所示。由于滚动轴承故障引起的 (c) Relationship bewteen P and IDF
−
轴承外圈故障特征频率
−1
·

幅值

阶次 ×
优化 对应的阶次谱