一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于退化檢測(cè)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 滾動(dòng)軸承性能主要包括振動(dòng)、噪聲、摩擦力矩、溫升、旋轉(zhuǎn)精度等，運(yùn)些性能對(duì)機(jī)械 系統(tǒng)的運(yùn)行性能有重要影響。振動(dòng)是滾動(dòng)軸承的一個(gè)重要性能指標(biāo)，綜合反映了軸承的制 造、安裝、潤(rùn)滑等因素，影響到軸承的動(dòng)態(tài)特性、壽命與可靠性。目前公開的研究滾動(dòng)軸承振 動(dòng)性能的方法主要有軸承振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的時(shí)域特征和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，軸承振動(dòng)信號(hào)的光譜分 析法，軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)的灰自助法，基于化Ibert-Huang的軸承振動(dòng)特性分析法，基于相空間 的滾動(dòng)軸承振動(dòng)特征參數(shù)的分析法等。運(yùn)些方法需要事先假設(shè)特定的性能退化模型、分布 律、概率密度函數(shù)和闊值，且沒有設(shè)及到滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性問題。例如申請(qǐng)?zhí)枮?201410058010.0的專利申請(qǐng)文件公開了一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能可靠性變異過程檢測(cè)方法 與裝置，其是通過對(duì)變異強(qiáng)度原始信息進(jìn)行自助再抽樣，模擬出變異強(qiáng)度的大量生成信息， 用灰預(yù)測(cè)模型處理生成信息，獲取變異強(qiáng)度估計(jì)值，整個(gè)檢測(cè)過程需要將灰自助原理融入 泊松過程。可見該專利申請(qǐng)文件既需要實(shí)現(xiàn)假定的灰預(yù)測(cè)模型，又缺乏對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù) 據(jù)的穩(wěn)健性問題研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)方法及系統(tǒng)，W解決目前 滾動(dòng)軸承性能變異檢測(cè)中缺乏對(duì)其穩(wěn)健性檢測(cè)的問題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)方法，該檢 測(cè)方法的步驟如下：
[0005] 1)對(duì)服役期間滾動(dòng)軸承在不同時(shí)間階段的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，得到不同時(shí)間階段的滾 動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將其構(gòu)成m個(gè)時(shí)間階段的數(shù)據(jù)序列；
[0006] 2)將滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)取絕對(duì)值，按照從小到大的順序排序，得到絕對(duì)值排序序 列Yi，并確定該序列的中位數(shù)；
[0007] 3)對(duì)絕對(duì)值排序序列Yi進(jìn)行化ber Μ估計(jì)，得到改進(jìn)數(shù)據(jù)序列，并計(jì)算改進(jìn)序列的 平均值；
[000引4)計(jì)算改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的絕對(duì)差；
[0009] 5)由改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的絕對(duì)差計(jì)算局域本征區(qū)間 和總體本征區(qū)間；
[0010] 6)由總體本征區(qū)間計(jì)算滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異率，根據(jù)變異率即可檢測(cè)出滾動(dòng)軸 承振動(dòng)性能的變異狀況。
[OOW 所述步驟3)得到的改進(jìn)數(shù)據(jù)序列為Ζι(ηι，Π2)為：
[0012] Zi(ni,n2) = {zi(n；ni,n2)} ； 1 = 1,2, ··· ,m；n = l ,2, ··· ,Ν
[OOU]其中Zi(ni，n2)為改進(jìn)數(shù)據(jù)序列，Zi(n;ni，n2)為改進(jìn)數(shù)據(jù)序列的第η個(gè)數(shù)據(jù)，i為時(shí) 間階段序號(hào)，η為數(shù)據(jù)序號(hào)，N為第i個(gè)時(shí)間階段獲得的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，m為時(shí)間階段數(shù)，m為左序 列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，m為右序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
[0014]所述步驟5)中局域本征區(qū)間的確定過程如下：
[001引 A.找到改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的絕對(duì)差Di(m，n2)的最小 值Dimin;
[0016] B.計(jì)算Dimin所對(duì)應(yīng)的左序列首數(shù)據(jù)yi(b)和右序列尾數(shù)據(jù)yi(e)分別為Kii和Κι2， 比ι1，Κι2]即為第i個(gè)時(shí)間階段的局域本征區(qū)間。
[0017] 所述步驟5)中總體本征區(qū)間[Kminl，Kmin2]是由第i個(gè)時(shí)間階段的局域本征區(qū)間 [Kil，Ki2]得到，Kmini是Kil的最小值，Kmin2是Ki2的最小值；i為時(shí)間階段序號(hào)；i = 1，2，…，m;m 為時(shí)間階段數(shù)。
[001引所述步驟6)中變異率Vi為：
[0019]
!' = ]，2，.m
[0020] 其中Vi為滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異率，nvi為第i個(gè)時(shí)間階段軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)絕對(duì)值不 在總體本征區(qū)間比mini，Kmin2 ]內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，Kmini為總體本征區(qū)間下界值，Kmin2為總體本征 區(qū)間上界值，i為時(shí)間階段序號(hào)，m為時(shí)間階段數(shù)，N為第i個(gè)時(shí)間階段獲得的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)包括測(cè)量模 塊、序列處理模塊、Huber Μ估計(jì)模塊、絕對(duì)差計(jì)算模塊、本征區(qū)間計(jì)算模塊和變異率計(jì)算模 塊，
[0022] 所述測(cè)量模塊用于對(duì)服役期間滾動(dòng)軸承在不同時(shí)間階段的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，得到不 同時(shí)間階段的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將其構(gòu)成m個(gè)時(shí)間階段的數(shù)據(jù)序列；
[0023] 所述序列處理模塊用于將滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)取絕對(duì)值，按照從小到大的順序排 序，得到絕對(duì)值排序序列Yi，并確定該序列的中位數(shù)；
[0024] 所述化ber Μ估計(jì)模塊用于對(duì)絕對(duì)值排序序列Yi進(jìn)行化ber Μ估計(jì)，得到改進(jìn)數(shù)據(jù) 序列，并計(jì)算改進(jìn)序列的平均值；
[0025] 所述絕對(duì)差計(jì)算模塊用于計(jì)算改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的 絕對(duì)差；
[0026] 所述本征區(qū)間計(jì)算模塊用于根據(jù)改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù) 的絕對(duì)差計(jì)算局域本征區(qū)間和總體本征區(qū)間；
[0027] 所述變異率計(jì)算模塊用于根據(jù)總體本征區(qū)間計(jì)算滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異率，根據(jù) 變異率即可檢測(cè)出滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能的變異狀況。
[002引所述化ber Μ估計(jì)模塊得到的改進(jìn)數(shù)據(jù)序列為Zi(m，n2)為：
[0029] Zi(ni,n2) = {zi(n；ni,n2)} ； 1 = 1,2, ··· ,m；n = l ,2, ··· ,Ν
[0030] 其中Zi(m，n2)為改進(jìn)數(shù)據(jù)序列，Zi(n;m，n2)為改進(jìn)數(shù)據(jù)序列的第η個(gè)數(shù)據(jù)，i為時(shí) 間階段序號(hào)，η為數(shù)據(jù)序號(hào)，N為第i個(gè)時(shí)間階段獲得的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，m為時(shí)間階段數(shù)，m為左序 列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，m為右序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
[0031 ]所述本征區(qū)間計(jì)算模塊計(jì)算局域本征區(qū)間的過程如下：
[0032] a.找到改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的絕對(duì)差化(ηι，Π2)的最小 值Dimin;
[00削 b.計(jì)算Dimin所對(duì)應(yīng)的左序列首數(shù)據(jù)yi(b)和右序列尾數(shù)據(jù)yi(e)分別為Kil和Κι2， 比ι1，Κι2]即為第i個(gè)時(shí)間階段的局域本征區(qū)間。
[0034] 所述總體本征區(qū)間[Kminl，Kmin2]是由第i個(gè)時(shí)間階段的局域本征區(qū)間[Κι1，Κι2]得 到，Kminl是Kil的最小值，Kmin2是Ki2的最小值；i為時(shí)間階段序號(hào)；i = 1，2，…，m ; m為時(shí)間階段 數(shù)。
[0035] 所述滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異率Vi為：
[0036]
f = 況
[0037] 其中Vi為滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異率，nvi為第i個(gè)時(shí)間階段軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)絕對(duì)值不 在總體本征區(qū)間比mini，Kmin2 ]內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，Kminl為總體本征區(qū)間下界值，Kmin2為總體本征 區(qū)間上界值，i為時(shí)間階段序號(hào)，m為時(shí)間階段數(shù)，N為第i個(gè)時(shí)間階段獲得的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
[003引本發(fā)明的一種滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異的檢測(cè)方法及系統(tǒng)是在項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)為 51475144的國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下完成的。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先對(duì)服役期間滾動(dòng)軸承在不同時(shí)間階段的振動(dòng)進(jìn) 行測(cè)量，W得到不同時(shí)間階段的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)序列;然后將滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)取絕對(duì) 值，按照從小到大的順序排序，得到絕對(duì)值排序序列并找出絕對(duì)值排序序列中位數(shù);根據(jù) 化ber Μ估計(jì)原理，獲得其改進(jìn)數(shù)據(jù)序列W及改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值;計(jì)算改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均 值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的絕對(duì)差；由改進(jìn)數(shù)據(jù)序列平均值與絕對(duì)值排序序列中位數(shù)的 絕對(duì)差，得到局域本征區(qū)間和總體本征區(qū)間；由總體本征區(qū)間計(jì)算滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能變異 率，根據(jù)變異率即可檢測(cè)出滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能的退化狀況。本發(fā)明不需要事先假設(shè)性能退 化模型、分布律、概率密度函數(shù)和闊值，對(duì)實(shí)際測(cè)量的軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)健化處理后直接 獲取總體本征區(qū)間，進(jìn)而實(shí)施性能退化檢測(cè)，為滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能的檢測(cè)及其工程應(yīng)用提 供新方法。
【附圖說明】
[0040] 圖1滾道損傷直徑di = 0mm的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)序列Xi示意圖；
[0041 ]圖2滾道損傷直徑d2 = 0.1778mm的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)序列拉示意圖；
[0042] 圖3滾道損傷直徑d3 = 0.5334mm的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)序列X3示意圖；
[0043] 圖4滾道損傷直徑d4=0.7112mm的滾動(dòng)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)序列X4示意圖；
[0044