Page 149 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 王晓龙，等： 融合格拉姆角差场纹理特征的滚动轴承性能退化评估 749

4. 3 不同评估方法性能对比 450 组数据样本作为健康样本，并利用上述切比雪
夫 不 等 式 设 置 健 康 阈 值 ，最 终 得 到 的 结 果 如 图 10
为了进一步验证本文所提方法的优越性，在相
所示。
同试验数据样本条件下，将本文方法与常见的轴承
图 10 显示的 5 种对比方法获得的轴承初始退化
性能退化评估方法进行对比。其中均方根、线性峭
点 分 别 为 点 2377、点 2494、点 2389、点 2389 和 点
度以及 EHNR 和 EEACF 等方法在旋转机械性能退 2381。 总 体 来 看 ，线 性 峭 度 、EEACF 和 MPE 结 合
化 评 估 中 应 用 广 泛 ，同 时 将 多 尺 度 排 列 熵（multi⁃ 欧式距离这三种方法得到的退化曲线稳定性较差，
scale permutation entropy， MPE）作为性能指标，结 曲线波动剧烈，且存在提前报警现象，难以划分轴承
合欧式距离算法对轴承性能状态进行评估，选择前 不同的运行阶段。而均方根和 EHNR 曲线的稳定
性和单调性较好，但同样存在提前报警，对早期微弱
损伤不够敏感等问题。而本文所提方法能更好地反
映轴承性能退化过程所经历的不同阶段，能获得更
丰富的状态信息，且本文所提方法早在点 2339 即可
检测出轴承性能发生初始退化，明显早于其他对比
方法，在轴承性能退化评估方面更具优势。

5 结 论

针对滚动轴承性能退化评估问题，本文提出了
一种基于格拉姆角差场纹理特征融合的方法，并通
过滚动轴承全寿命周期加速疲劳试验数据进行验
证。结果表明，GADF 变换能将一维轴承状态信息
完整保留并转换为 GADF 图像纹理特征，而灰度差
分统计法从清晰度、复杂程度和总体灰度三个维度
提取图像纹理特征，从而更好地挖掘 GADF 图像纹
理中所隐藏的轴承退化信息，通过加权融合方式所
构建的轴承性能退化指标具有较好的稳定性与可靠
性。相比于其他评估方法，本文方法对于轴承早期
损伤更加敏感，能够及时捕捉到轴承性能初始退化
时刻并且准确跟踪轴承的退化过程，为轴承服役性
能退化评估提供了思路。

参考文献:

［1］ WANG Biao，LEI Yaguo，LI Naipeng，et al. A hybrid
prognostics approach for estimating remaining useful life
of rolling element bearings［J］. IEEE Transactions on
Reliability，2020，69（1）：401⁃412.
［2］ 丁殿勇，薛红涛，刘炳晨 . 基于 OSSD⁃EMOMEDA 的
轮毂电机轴承故障特征提取方法［J］. 中国电机工程学
报，2023，43（24）：9721⁃9732.
DING Dianyong，XUE Hongtao，LIU Bingchen. Fea⁃
ture extraction method based on optimized SSD and en⁃
hance MOMEDA for bearing faults of in⁃wheel motor
［J］. Proceedings of the CSEE，2023，43（24）：9721⁃9732.
［3］ 刘杰，苏宇涵，邓锐苗，等 . 基于 KL⁃VMD 和综合特征
图 10 不同方法性能对比结果 指标的滚动轴承性能退化评估［J］. 电子测量与仪器学
Fig. 10 Performance comparison results of different methods 报，2022，36（5）：78⁃88.