[發明專利]一種基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法

有效

• 申請號: 202110046220.8
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112762100B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 趙彥玲;張經緯;周恩雯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: F16C41/00
• 分類號: F16C41/00;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G08B21/18;G01M13/04;G01M13/045;G01K13/00
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 劉洋

本發明屬于軸承監測技術領域，具體涉及一種基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法，包括如下步驟：步驟一：構建軸承數字孿生體；步驟二：對建立的軸承數字孿生體進行服役狀態下的仿真修正；步驟三：運用修正后的軸承數字孿生體進行全生命周期監測和預警。本發明基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法，通過構建軸承數字孿生體并對其進行服役狀態下的仿真修正，之后運用修正后的軸承數字孿生體對軸承進行全生命周期的監測和預警，了解軸承運行狀況，有利于幫助更好地判斷軸承壽命及使用過程中可能會出現的故障情況。

技術領域

本發明屬于軸承監測技術領域，具體涉及一種基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法。

背景技術

軸承是主軸系統中重要的零件之一，是連接旋轉部件與非旋轉部件的橋梁；軸承內圈與主軸連接，軸承外圈通過軸承座與箱體連接，軸承內圈與外圈間有滾動體，滾動體間有保持架以此保持間距；高速旋轉的主軸帶動軸承內圈旋轉，通過滾動體將旋轉產生的力平衡，使其不會對箱體產生影響；由于加工及裝配軸承時會存在誤差，高速旋轉的軸承不僅承受著復雜的外力，還要承受來自軸承內部的應力、振動、發熱等現象，故軸承的損傷形勢非常復雜，而且軸承在機器內部，無法直接進行監測；因此如何實現對軸承進行全生命周期信息的獲取，并以此建立軸承在線工作時的數字孿生體，從多因素對軸承工作時的工作狀況進行描述，均對軸承壽命的判斷及預測故障有著重要影響。

當前，傳統的加工方法及手段正逐漸被物聯網、大數據、人工智能等新興技術所取代，而數字孿生技術作為現實物理環境的數字映射系統，能夠在很大程度上服務物理環境，使其變得更加智能化、數字化及可控化。而基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法基于數字孿生技術可實現對軸承領域的產業升級，實現軸承行業的數字化及信息化。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開了一種基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法，該方法通過構建軸承數字孿生體并對其進行服役狀態下的仿真修正，之后運用修正后的軸承數字孿生體對軸承進行全生命周期的監測和預警，了解軸承運行狀況，有利于幫助更好地判斷軸承壽命及使用過程中可能會出現的故障情況。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于數字孿生的軸承全生命周期監測方法，包括如下步驟：

步驟一：構建軸承數字孿生體；

步驟二：對建立的軸承數字孿生體進行服役狀態下的仿真修正；

步驟三：運用修正后的軸承數字孿生體進行全生命周期監測和預警。

作為優選，上述步驟一具體為：

步驟1-1：采集所監測軸承的物理特征；

步驟1-2：通過溫度傳感器、速度傳感器及振動傳感器采集服役狀態下軸承運轉數據，并記錄軸承服役環境；

步驟1-3：根據步驟1-1和步驟1-2中采集的軸承物理特征、軸承運轉數據和軸承服役環境，在unity3D中建立軸承數字孿生體。

作為優選，上述軸承物理特征包括：軸承內徑、軸承外徑、軸承內圈厚度、軸承外圈厚度、動載荷、靜載荷、脂潤滑限速、油潤滑限速、接觸角、滾動體數量、保持架參數和軸承裝配參數；所述軸承裝配參數包括：軸承安裝位置、軸承安裝精度和軸承安裝方式；

所述軸承運轉數據包括：軸承運轉時的內圈實時溫度、滾動體實時溫度、保持架實時溫度、內圈實時角速度、滾動體及保持架實時角速度、內圈實時振動頻率、滾動體及保持架實時振動頻率和外圈實時振動頻率；

所述軸承服役環境包括：載荷大小、環境濕度和環境溫度。

作為優選，上述步驟二具體為：

步驟2-1：運用步驟1-2所述的軸承運轉數據對軸承數字孿生體進行仿真修正，將輸出的數據與傳感器數據進行逆向比對；