一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法及系統，屬于退化檢測技術領 域。
【背景技術】
[0002] 滾動軸承性能主要包括振動、噪聲、摩擦力矩、溫升、旋轉精度等，運些性能對機械 系統的運行性能有重要影響。振動是滾動軸承的一個重要性能指標，綜合反映了軸承的制 造、安裝、潤滑等因素，影響到軸承的動態特性、壽命與可靠性。目前公開的研究滾動軸承振 動性能的方法主要有軸承振動信號數據的時域特征和神經網絡法，軸承振動信號的光譜分 析法，軸承振動數據的灰自助法，基于化Ibert-Huang的軸承振動特性分析法，基于相空間 的滾動軸承振動特征參數的分析法等。運些方法需要事先假設特定的性能退化模型、分布 律、概率密度函數和闊值，且沒有設及到滾動軸承振動數據的穩健性問題。例如申請號為 201410058010.0的專利申請文件公開了一種滾動軸承振動性能可靠性變異過程檢測方法 與裝置，其是通過對變異強度原始信息進行自助再抽樣，模擬出變異強度的大量生成信息， 用灰預測模型處理生成信息，獲取變異強度估計值，整個檢測過程需要將灰自助原理融入 泊松過程。可見該專利申請文件既需要實現假定的灰預測模型，又缺乏對滾動軸承振動數 據的穩健性問題研究。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的是提供一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法及系統，W解決目前 滾動軸承性能變異檢測中缺乏對其穩健性檢測的問題。
[0004] 本發明為解決上述技術問題而提供一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法，該檢 測方法的步驟如下：
[0005] 1)對服役期間滾動軸承在不同時間階段的振動進行測量，得到不同時間階段的滾 動軸承振動數據，并將其構成m個時間階段的數據序列；
[0006] 2)將滾動軸承振動數據取絕對值，按照從小到大的順序排序，得到絕對值排序序 列Yi，并確定該序列的中位數；
[0007] 3)對絕對值排序序列Yi進行化ber Μ估計，得到改進數據序列，并計算改進序列的 平均值；
[000引4)計算改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的絕對差；
[0009] 5)由改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的絕對差計算局域本征區間 和總體本征區間；
[0010] 6)由總體本征區間計算滾動軸承振動性能變異率，根據變異率即可檢測出滾動軸 承振動性能的變異狀況。
[OOW 所述步驟3)得到的改進數據序列為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)為改進數據序列，Zi(n;ni，n2)為改進數據序列的第η個數據，i為時 間階段序號，η為數據序號，N為第i個時間階段獲得的數據個數，m為時間階段數，m為左序 列的數據個數，m為右序列的數據個數。
[0014]所述步驟5)中局域本征區間的確定過程如下：
[001引 A.找到改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的絕對差Di(m，n2)的最小 值Dimin;
[0016] B.計算Dimin所對應的左序列首數據yi(b)和右序列尾數據yi(e)分別為Kii和Κι2， 比ι1，Κι2]即為第i個時間階段的局域本征區間。
[0017] 所述步驟5)中總體本征區間[Kminl，Kmin2]是由第i個時間階段的局域本征區間 [Kil，Ki2]得到，Kmini是Kil的最小值，Kmin2是Ki2的最小值；i為時間階段序號；i = 1，2，…，m;m 為時間階段數。
[001引所述步驟6)中變異率Vi為：
[0019]
!' = ]，2，.m
[0020] 其中Vi為滾動軸承振動性能變異率，nvi為第i個時間階段軸承振動數據絕對值不 在總體本征區間比mini，Kmin2 ]內的數據個數，Kmini為總體本征區間下界值，Kmin2為總體本征 區間上界值，i為時間階段序號，m為時間階段數，N為第i個時間階段獲得的數據個數。
[0021] 本發明還提供了一種滾動軸承振動性能變異的檢測系統，該檢測系統包括測量模 塊、序列處理模塊、Huber Μ估計模塊、絕對差計算模塊、本征區間計算模塊和變異率計算模 塊，
[0022] 所述測量模塊用于對服役期間滾動軸承在不同時間階段的振動進行測量，得到不 同時間階段的滾動軸承振動數據，并將其構成m個時間階段的數據序列；
[0023] 所述序列處理模塊用于將滾動軸承振動數據取絕對值，按照從小到大的順序排 序，得到絕對值排序序列Yi，并確定該序列的中位數；
[0024] 所述化ber Μ估計模塊用于對絕對值排序序列Yi進行化ber Μ估計，得到改進數據 序列，并計算改進序列的平均值；
[0025] 所述絕對差計算模塊用于計算改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的 絕對差；
[0026] 所述本征區間計算模塊用于根據改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數 的絕對差計算局域本征區間和總體本征區間；
[0027] 所述變異率計算模塊用于根據總體本征區間計算滾動軸承振動性能變異率，根據 變異率即可檢測出滾動軸承振動性能的變異狀況。
[002引所述化ber Μ估計模塊得到的改進數據序列為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)為改進數據序列，Zi(n;m，n2)為改進數據序列的第η個數據，i為時 間階段序號，η為數據序號，N為第i個時間階段獲得的數據個數，m為時間階段數，m為左序 列的數據個數，m為右序列的數據個數。
[0031 ]所述本征區間計算模塊計算局域本征區間的過程如下：
[0032] a.找到改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的絕對差化(ηι，Π2)的最小 值Dimin;
[00削 b.計算Dimin所對應的左序列首數據yi(b)和右序列尾數據yi(e)分別為Kil和Κι2， 比ι1，Κι2]即為第i個時間階段的局域本征區間。
[0034] 所述總體本征區間[Kminl，Kmin2]是由第i個時間階段的局域本征區間[Κι1，Κι2]得 到，Kminl是Kil的最小值，Kmin2是Ki2的最小值；i為時間階段序號；i = 1，2，…，m ; m為時間階段 數。
[0035] 所述滾動軸承振動性能變異率Vi為：
[0036]
f = 況
[0037] 其中Vi為滾動軸承振動性能變異率，nvi為第i個時間階段軸承振動數據絕對值不 在總體本征區間比mini，Kmin2 ]內的數據個數，Kminl為總體本征區間下界值，Kmin2為總體本征 區間上界值，i為時間階段序號，m為時間階段數，N為第i個時間階段獲得的數據個數。
[003引本發明的一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法及系統是在項目批準號為 51475144的國家自然科學基金的資助下完成的。
[0039] 本發明的有益效果是:本發明首先對服役期間滾動軸承在不同時間階段的振動進 行測量，W得到不同時間階段的滾動軸承振動數據序列;然后將滾動軸承振動數據取絕對 值，按照從小到大的順序排序，得到絕對值排序序列并找出絕對值排序序列中位數;根據 化ber Μ估計原理，獲得其改進數據序列W及改進數據序列平均值;計算改進數據序列平均 值與絕對值排序序列中位數的絕對差；由改進數據序列平均值與絕對值排序序列中位數的 絕對差，得到局域本征區間和總體本征區間；由總體本征區間計算滾動軸承振動性能變異 率，根據變異率即可檢測出滾動軸承振動性能的退化狀況。本發明不需要事先假設性能退 化模型、分布律、概率密度函數和闊值，對實際測量的軸承振動數據進行穩健化處理后直接 獲取總體本征區間，進而實施性能退化檢測，為滾動軸承振動性能的檢測及其工程應用提 供新方法。
【附圖說明】
[0040] 圖1滾道損傷直徑di = 0mm的滾動軸承振動數據序列Xi示意圖；
[0041 ]圖2滾道損傷直徑d2 = 0.1778mm的滾動軸承振動數據序列拉示意圖；
[0042] 圖3滾道損傷直徑d3 = 0.5334mm的滾動軸承振動數據序列X3示意圖；
[0043] 圖4滾道損傷直徑d4=0.7112mm的滾動軸承振動數據序列X4示意圖；
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