[发明专利]滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法、装置及系统

权利要求书

1.一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法，其特征在于，所述方法包括：

通过多个压电式加速度传感器采集故障滚动轴承振动加速度信号；

采用自回归模型对采集的故障滚动轴承振动加速度信号进行故障振动特征增强；

从自回归处理后的故障滚动轴承振动加速度信号中提取关联滚动体与缺陷区域前边沿相互作用激起的局部振动加速度信号，拟合该局部振动加速度信号，并对该段信号积分得到振动速度信号；

获取上一步骤所得振动速度信号的拐点，利用拐点信息建立相关函数解析式，得到滚动体开始与缺陷区域前边沿相互作用时对应的第一关键时间信息；

对自回归处理后的故障滚动轴承振动加速度信号进行包络提取，得到第二关键时间信息和第三关键时间信息；

将各关键时间信息输入滚动轴承缺陷尺寸量化模型中，计算解得滚动轴承滚道缺陷尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法，其特征在于，所述利用拐点信息建立相关函数解析式，得到滚动体开始与缺陷区域前边沿相互作用时对应的第一关键时间信息包括利用振动速度信号的拐点坐标和拐点处的斜率，建立过该拐点的一次函数，计算得到该一次函数与时间轴的交点坐标，该交点坐标对应的时间坐标作为滚动体开始与缺陷区域前边沿相互作用时对应的第一关键时间信息。

3.根据权利要求1所述的一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法，其特征在于，缺陷尺寸量化模型的建立过程包括确定滚动体开始与缺陷区前边沿发生接触阶段，滚动体完全滚入缺陷区同时脱离与滚动轴承内圈接触阶段，以及滚动体撞击缺陷区后边沿阶段；分别对此三个阶段中滚动体与缺陷区域接触状态进行受力分析，得到滚动体与缺陷区域间的相互作用力关系；对滚动体与滚道接触所在角位置进行判别与分析，计算得到滚动体与滚道接触产生的接触形变；对滚动体在不同角度位置的线速度进行分析与计算，得到滚动体的运动角位置；并结合滚动体在关键角度位置处的能量守恒关系式以及接触几何位置关系式，最终建立滚动轴承滚道缺陷尺寸量化模型。

4.根据权利要求1或3所述的一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法，其特征在于，所述滚动轴承缺陷尺寸量化模型表示为：

W_d＝W_d1+W_d2+W_d3

其中，W_d表示滚动轴承滚道缺陷尺寸；W_d1表示缺陷尺寸第一部分；W_d2表示缺陷尺寸第二部分；W_d3表示缺陷尺寸第三部分；D_ball为滚动体直径，D_m为轴承节圆直径，V_ball为滚动体线速度，V_by为滚动体恰好脱离内圈和缺陷区域前边沿时的线速度，l_ob为滚动体与外圈接触椭圆的长半轴长度；φ_s为滚动体恰好与缺陷区后边沿撞击时，其中心与缺陷区后边沿的连线与竖直方向的夹角。

5.一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化装置，其特征在于，所述装置包括：

信号采集模块，用于通过多个压电式加速度传感器采集故障滚动轴承振动加速度信号；

信号处理模块，用于采用自回归模型对采集的故障滚动轴承振动加速度信号进行故障振动特征增强；

特征提取模块，用于从自回归处理后的故障滚动轴承振动加速度信号中提取出滚动体与缺陷区域前边沿相互作用激起的局部振动加速度信号，拟合该段局部振动加速度信号，对该局部信号求积分并得到振动速度信号；

关键时间信息计算模块，用于获取振动速度信号的拐点，利用该拐点信息建立相关函数解析式，得到滚动体开始与缺陷区域前边沿相互作用时对应的第一关键时间信息；以及用于对自回归处理后的故障滚动轴承振动加速度信号进行包络提取，得到第二关键时间信息和第三关键时间信息；

缺陷尺寸量化输出模块，用于将各关键时间信息输入到滚动轴承缺陷尺寸量化模型中，计算解得滚动轴承滚道缺陷尺寸。