[发明专利]一种基于磨粒信息的寿命终结标志及寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种基于磨粒信息的寿命终结标志及寿命预测方法，属于机械系统状态监测、故障诊断及寿命预测技术领域。所述测试方法建立磨粒产生速率模型(1)，并将一定大小的速率尖峰作为机械设备寿命终结的标志。通过全寿命周期监测数据估计磨粒产生速率模型(1)中特征参数和初始粗糙度，或者通过磨粒产生速率模型式(2)，重新选取寿命终结点，预测剩余寿命。本发明从微观失效物理角度建立的寿命预测方法，能够有效的描述磨损过程中磨粒的产生规律，因此能够通过中前期的监测数据准确的预测剩余寿命，随着监测数据的增加，预测结果也随之收敛。

主权项

1.一种基于磨粒信息的寿命终结标志及寿命预测方法，其特征在于：包括以下几个步骤，步骤一：基于磨损过程中的正反馈机制，建立磨粒产生速率模型如式(1)，并将磨粒产生速率尖峰作为机械设备寿命终结的标志；其中，n(t)是t时刻磨粒的产生速率，R_a0是摩擦副的初始粗糙度，ξ_N和ξ_R为特征参数；步骤二：将目前已有的磨粒传感器油液串联接入回路中，获取机械设备的磨粒产生速率n(t)；步骤三：对于拥有同一型号的机械设备全寿命周期磨粒监测数据的情况，对于同一个摩擦副，假设在相同的工况下的寿命进程是相同的，实际情况下，不同样本的ξ_N和ξ_R相同，仅R_a0不同；通过全寿命周期监测数据估计磨粒产生速率模型中特征参数ξ_N和ξ_R，通过机械设备全寿命周期磨粒监测数据估计摩擦副的初始粗糙度R_a0；所述的特征参数ξ_N和ξ_R，通过如下方式估计：估计特征参数ξ_N：假设当全生命周期监测数据中在运行时间t＝T出现故障标志，则有其中，和分别表示已知的全寿命周期样本在运行时间T和t时的磨粒产生速率，由于t时刻的粗糙度R_a(t)等于t时刻的磨粒最大概率尺寸，则根据公式(1)求得被监测对象的特征参数ξ_N的估计值其中是已知的全寿命周期样本在T时刻的表面粗糙度；估计特征参数ξ_R：通过任意两个磨粒产生速率的测量值，由式(1)得到参数ξ_R的估计值：其中，表示已知的全寿命周期监测数据中时间为t_i时的磨粒产生速率，是全寿命周期监测数据的长度，j＞i表示测量点j在测量点i之后；对于公式(16)采用平均值法，得到ξ_R的最终估计：被监测对象的R_a0估计：由特征参数的估计值和由式(1)获得被检测对象的初始粗糙度的估计值：其中，M是被预测对象历史数据的长度；采用平均值法，得到R_a0的最终估计：步骤四：对于没有同一型号的机械设备全寿命周期磨粒监测数据的情况，将磨粒产生速率模型式(1)等效变形为磨粒产生速率模型式(2)：通过公式估计参数k_n，再通过本机械设备的实际监测数据估计参数k_t和参数τ；其中，R_a0'是摩擦副的初始粗糙度，k为功率因素与摩擦副表面粗糙度之间的比例因子，P_I是摩擦副的输入功率，σ为磨粒的分布均方差，λ是磨粒的形貌因子，K_C是切削因子，R_a为表面粗糙度；所述的参数k_t的估计值为：采用平均值法，得到k_t的最终估计：估计参数τ：在已知和的情况下，τ的估计为：采用平均值法，得到τ的最终估计：步骤五：由于为磨粒产生速率模型式(1)的渐近线，作为预计的寿命终结点，而预计剩余寿命为同理为磨粒产生速率模型式(2)的渐近线，预计剩余寿命为