[發(fā)明專利]一種滾動(dòng)軸承外圈故障定位診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710954465.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107741324B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔玲麗;黃金鳳;張飛斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/045
• 分類號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承外圈故障定位診斷方法。該方法首先建立滾動(dòng)軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型，并由第二類拉格朗日方程推導(dǎo)出軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程組。基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程組，仿真出不同故障角位置時(shí)的軸承系統(tǒng)水平方向和垂直方向振動(dòng)加速度信號(hào)。然后由仿真數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合出外圈故障角位置與平垂同步均方根值的線性關(guān)系式。其次測(cè)取待診斷軸承系統(tǒng)的定位診斷基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算定位診斷基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的平垂同步均方根值，從而確定待診斷軸承系統(tǒng)的外圈故障角位置θ與平垂同步均方根值的關(guān)系式。最終由外圈故障角位置定位法則確診出被診斷外圈故障的角位置θ_d。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)軸承外圈故障的精確定位診斷，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于滾動(dòng)軸承故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種滾動(dòng)軸承外圈故障定位診斷方法。

背景技術(shù)

滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械等設(shè)備中使用最多的零部件之一，也是最容易損壞的零部件。當(dāng)其產(chǎn)生故障時(shí)，將誘發(fā)整個(gè)設(shè)備產(chǎn)生故障，因此，滾動(dòng)軸承故障診斷研究對(duì)于維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常關(guān)鍵。目前軸承故障診斷研究主要集中在軸承故障定量診斷、軸承故障模式識(shí)別等方面。對(duì)于軸承外圈故障的定位診斷研究幾乎沒(méi)有，然而不同角位置的故障可能對(duì)應(yīng)著不同的產(chǎn)生原因，比如制造、裝配以及工作狀態(tài)等。另外，在其它因素相同的情況下，不同角位置的故障可能對(duì)應(yīng)著不同的剩余壽命，比如缺陷角位置越靠近承載中心的軸承的剩余壽命往往會(huì)越短。再有，實(shí)現(xiàn)軸承外圈故障定位診斷將有助于拆機(jī)后更快速的排查出故障位置，同時(shí)有助于軸承的維護(hù)以及維修工作，提高工作效率。因此解決如何快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出軸承外圈故障角位置的問(wèn)題對(duì)軸承故障診斷以及軸承剩余壽命估計(jì)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

VR是指平-垂同步均方根值，是由發(fā)明人為實(shí)現(xiàn)軸承外圈的定位診斷而提出的一種新指標(biāo)，其詳細(xì)的算法和應(yīng)用技術(shù)將在本發(fā)明內(nèi)容和實(shí)施例中具體說(shuō)明。

發(fā)明內(nèi)容

為了快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出滾動(dòng)軸承外圈故障的角位置，本發(fā)明基于機(jī)理研究所挖掘出的VR指標(biāo)提出了一種滾動(dòng)軸承外圈故障定位診斷方法，同時(shí)為軸承故障技術(shù)開(kāi)拓了新的發(fā)展方向。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種滾動(dòng)軸承外圈故障定位診斷方法，包括以下具體步驟：

步驟1建立滾動(dòng)軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型及其微分方程組，

建立軸承系統(tǒng)全局絕對(duì)直角坐標(biāo)系，以面向動(dòng)力輸入端為參照，將水平方向設(shè)定為x軸，且水平向右為正方向，將垂直方向設(shè)定為y軸，且垂直向下為正方向，軸承內(nèi)圈表示為質(zhì)點(diǎn)m₁，軸承外圈表示為質(zhì)點(diǎn)m₂，軸承內(nèi)圈的水平方向位移和垂直方向位移分別表示為x₁和y₁，軸承外圈的水平方向位移和垂直方向位移分別表示為x₂和y₂，軸承外圈由水平方向的彈簧阻尼器1和垂直方向的彈簧阻尼器2支撐，彈簧阻尼器1的剛度和阻尼系數(shù)分別表示為k₁和c₁，彈簧阻尼器2的剛度和阻尼系數(shù)分別表示為k₂和c₂，將外圈故障角位置表示為θ，基于上述所建模型，由第二類拉格朗日方程推導(dǎo)出軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程組；

步驟2建立平垂同步均方根值與外圈故障角位置之間的函數(shù)關(guān)系，設(shè)定外圈故障角位置的變化區(qū)間為[240°,300°]，將該變化區(qū)間進(jìn)行7等分，則得到7個(gè)由小到大的外圈故障角位置θ₁,θ₂…θ_j…θ₇，j表示外圈故障角位置的編號(hào)，取值1～7之間的整數(shù)；由步驟1中推導(dǎo)的軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程組求解每個(gè)故障角位置θ_j對(duì)應(yīng)的水平方向仿真振動(dòng)加速度信號(hào)a_x,j和垂直方向仿真振動(dòng)加速度信號(hào)a_y,j，再計(jì)算每個(gè)故障角位置對(duì)應(yīng)的平垂同步均方根值：