故障诊断规则：五项诊断准则和三个相关判据

在对故障的诊断中采用了五项诊断准则和三个相关判据。其中故障诊断五项诊断准则是：多个同类故障的归类诊断准则、规则抽取准则、信号的定常性准则、各周历经性加权准则和固定方位不定性加权准则。故障诊断的相关判据是多阶性判据、边频判据和半啮谱判据。

（1）多个同类故障的归类诊断准则

为了识别故障与干扰，首先要识别故障的特征。基于概率论，如果在同一个轴承或齿轮中有多个同类故障（内环的、外环的、滚动体的、轮齿上的），由于自然产生的这些故障不可能大小相同而间距均匀；或者由于存在工作方位所致的载荷差异和信号传递途径的差异，它们引发的共振解调波形就不可能在频谱上各自独立，而是共同组成一个波形集合，以一个共同的周期重复着。因此，它们必然使得分析谱中出现只有一个这类故障时也出现的那种基本谱线。或者说，它们的存在可由一个共同的故障基本频率描述，从而可以简化诊断。

（2）规则抽取准则

轴承滚子、内环这类零件的故障，与其他滚动工作面的冲击主要发生在承载区，当它们通过非承载区时，故障基本上不产生冲击，在理想条件下本来应当出现的共振解调波被“抽取”了一部分。若作少量的不规则抽取则故障基本频率一般等于不抽取时的故障基本频率。在信号采集中，许多客观规律都要影响信号的定常性——典型的是信号局部丢失。发现了不规则抽取后信号的识别方法自动填充。

（3）信号定常性准则

为了正确而又简化地诊断一种物理现象，则反映该物理现象的信号必须是定常的，即应是符合理想运行模式的，可以用简化理论模型进行分析诊断的。非定常信号的简化分析诊断必然引起错诊和漏诊。

一个正确的分析诊断，应当具有符合采样定理的完整的时域样本，其时域信号应当符合信号定常性准则。

1）该样本的时间长度，应当大于所应保留的最低频的信号的周期而采样频率应当为最高信号频率的2倍以上即符合采样定理。

2）正确的故障诊断还应当保证反映该故障的信号是定常性的，即不波动或尽量少波动的，更不能是在采样期间突然出现，又很快消失的。即应保证符合正确而又简化诊断所不可缺少的信号定常性准则。多传感器受感技术，是实现信号定常性准则的重要技术保证。

为了防止漏诊，对于不允许转动外圈的轴承定检，应当测定冲击信号的传递损失，然后在诊断确定故障类型之后实施加权。

（4）各周历经故障诊断的各周历经性加权准则

是克服那些能周而复始地通过传感器所在方位的故障的信号传递损失的加权准则，其权值是略大于1的数。(www.xing528.com)

（5）固定方位不定性故障的固定方位不定性加权准则

是克服在试验诊断中相对于传感器不动的部件，如外圈等故障信号传递损失的加权准则，其权值为最大传递损耗的倒数。

（6）多阶性判据

多阶性判据的基本原理是：共振解调谱是由间隔相等（等于故障冲击的重复频率）的一组频谱构成，这就是共振解调频谱独有的多阶性，即——共振解调波的频谱是多阶的梳状谱线。如果存在单个故障，其共振解调频谱一定出现多阶频谱；如果存在多个同类故障，则其共振解调频谱将发生高阶减幅。

（7）边频判据

在共振解调故障诊断领域，有如下的定义：

1）各周历经性故障：所有相对传感器安装位置而言呈现周而复始地运动着的零件的故障，称为各周历经性故障；

2）方位固定性故障：所有相对传感器安装位置而言为相对固定的零件的故障，称为方位固定性故障。各周历经性故障可能存在调制、边频谱和调制谱。

在监测机械轴承、齿轮的故障时，由于投资的限制，或者出于结构强度的考虑，几乎不可能在机械的轴承座上安装多个传感器。如果仅在一个方向安装一个传感器检测外环固定的大口径轴承的故障，或者由于轴承单边承受载荷，只有在承载区才能发生故障冲击，或者因为故障冲击发生处与检测点的距离的差异导致信号传递损失的差异，都使得检测获得的故障冲击信号发生幅度调制，如果外环固定，滚子故障信号受到保持架公转频率调制，内环故障信号受到其所在轴转速频率调制。

（8）半啮谱判据

在监测齿轮传动系统的状态时，当轴系的广义共振频率等于齿轮啮合冲击频率的一半时，该广义共振频率具有最清晰的频谱（即幅值最高），称这个频谱为半啮谱。

当轴系产生疲劳或裂纹时，轴系的平均刚度会下降，当该轴上齿轮的啮合频率等于轴的当前横向固有频率的两倍时，将会激发轴的当前横向固有频率的振动，即将出现半啮谱。利用半啮谱出现的转速随着运行时间向低漂移的特征作为识别轴系疲劳或裂纹、刚度下降的考察点，即半啮谱判据。