[发明专利]滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法、装置及系统

说明书

本发明属于故障诊断、机械动力学及信号处理技术领域，涉及一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法、装置及系统；所述方法包括采集故障滚动轴承振动加速度信号；采用自回归模型增强故障振动特征；提取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，对其拟合并求积分得到振动速度信号；利用该振动速度信号的拐点建立函数关系式，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；对自回归振动特征增强后的信号进行包络提取，得到第二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，解得滚动轴承滚道缺陷尺寸。本发明能有效增强滚动轴承缺陷量化方法的鲁棒性，并提高尺寸量化的精度和准确性。

技术领域

本发明属于故障诊断技术、机械动力学及信号处理技术领域，更具体的涉及一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法、装置及系统。

背景技术

滚动轴承滚道缺陷量化分析技术在滚动轴承损伤程度评价、剩余寿命预测以及机械设备运维策略等方面发挥着关键性作用；其量化分析结果更是一种直观的滚动轴承缺陷评价指标。传统的缺陷量化估计方法一般是直接提取出滚动体滚过缺陷区域所激起的两次冲击间的时间间隔，将其直接与缺陷尺寸关联从而得到缺陷尺寸量化估计结果；或者是基于简单的缺陷尺寸量化解析模型，将提取出的两次冲击间的时间间隔作为模型的输入参数，通过基于简单代数关系的模型输出缺陷尺寸量化估计结果。

然而，上述估计方法都忽略了滚动体在开始与缺陷前边沿相互作用时，映射于振动加速度信号中的关键时刻信息，该时刻信息真实反映了滚动体与缺陷接触时的几何位置关系，该接触几何位置关系直接决定着滚动体与滚道接触间产生的接触位移和接触力的变化，最终会影响整个轴承的接触刚度的变化，而接触刚度的变化与振动加速度信号中的冲击性特征产生机理直接关联。此外，此关键时间信息作为滚动体开始与缺陷前边沿的时间反映，亦必然与缺陷尺寸大小存在某种内在映射联系，在整个缺陷尺寸量化所需的时间信息中具有关键性作用，对整个缺陷尺寸量化结果的精度有重要影响。

总而言之，缺少上述振动加速度信号中的关键时刻信息则会导致滚动体滚入缺陷区对应的时间信息提取具有模糊性，并且极易受到转速影响，将会导致最终的缺陷尺寸量化精度差且缺乏稳定性。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明之目的是为提供一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法、装置及系统；用以克服传统技术对滚动体滚入缺陷区对应的时间信息提取的模糊性问题，从而实现滚动轴承缺陷尺寸精确量化。

在本发明的第一方面，本发明提供了一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化方法，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，并对该段局部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。

在本发明的第二方面，本发明还提供了一种滚动轴承滚道缺陷尺寸量化装置，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；