Bearing fault identification and analysis is an important research area in the field of machinery fault diagnosis. Aiming at the common faults of rolling bearings, we propose a data-driven diagnostic algorithm based on the characteristics of bearing vibrations called multi-size kernel based adaptive convolutional neural network (MSKACNN). Using raw bearing vibration signals as the inputs, MSKACNN provides vibration feature learning and signal classification capabilities to identify and analyze bearing faults. Ball mixing is a ball bearing production quality problem that is difficult to identify using traditional frequency domain analysis methods since it requires high frequency resolutions of the measurement signals and results in a long analyzing time. The proposed MSKACNN is shown to improve the efficiency and accuracy of ball mixing diagnosis. To further demonstrate the effectiveness of MSKACNN in bearing fault identification, a bearing vibration data acquisition system was developed, and vibration signal acquisition was performed on rolling bearings under five different fault conditions including ball mixing. The resulting datasets were used to analyze the performance of our proposed model. To validate the adaptive ability of MSKACNN, fault test data from the Case Western Reserve University Bearing Data Center were also used. Test results show that MSKACNN can identify the different bearing conditions with high accuracy with high generalization ability. We presented an implementation of the MSKACNN as a lightweight module for a real-time bearing fault diagnosis system that is suitable for production.


翻译:在机械故障诊断领域,发现和分析故障是一个重要的研究领域。针对滚动轴承的常见缺陷,我们提议基于承载振动特征的由数据驱动的诊断算法,称为多尺寸内核适应性神经神经网络(MSKACNN)。利用生载振动信号作为投入,MSKACNN提供振动特征学习和信号分类能力,以识别和分析承载故障。球混合是一个以球承承载的生产质量问题,使用传统频域分析方法很难确定,因为需要长时间分析测量信号和结果的高频率分辨率。拟议的MSKACNN显示MSKACNN提高了球混合诊断的效率和准确性。为了进一步证明MSKACNN在识别故障方面的有效性,开发了一个带有振动数据采集系统的系统,并在五个不同故障(包括球混合)条件下对滚动影响进行了震动信号采集。由此产生的数据集被用来分析我们提议的模型的性能。为了验证MSKANN的适应能力,来自Case CNCreasing Centriate Draftation Cent Cent Centrial Centrial Craft Centrence Craft 也使用了测试能力, 我们用了一种高度分析模型。

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