[发明专利]一种滚动轴承性能保持可靠性的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于滚动轴承服役性能失效评估与性能可靠性预测技术领域，具体涉及一种滚动轴承性能保持可靠性的预测方法。

背景技术

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架等组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈的作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体在内圈和外圈之间滚动，承受和传递载荷；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落与相互碰撞，引导滚动体旋转和改善轴承内部润滑。

滚动轴承是机械传动系统中最重要的部件之一，在航空航天、船舶、汽车、轨道交通领域都有着广泛的应用。滚动轴承同时也是机械系统中容易损坏的部分，需要定时地维护和更换。滚动轴承的维护和更换通常需要对整个机械系统进行拆装，拆装过程中消耗的时间、人力物力成本通常是轴承本身成本的成百上千倍。然而，维护和更换的不及时可能致使整个系统因轴承的失效而无法工作，造成更大的经济损失甚至危及操作人员的生命安全。因此，根据具体工况和轴承参数准确预测使用寿命，可以极大地减少过度维护，降低其使用成本和维护成本，对工业生产及科技发展都有十分重要的作用。

滚动轴承的性能主要包括振动、噪声、摩擦力矩、温升、旋转精度等，这些性能对机械系统的运行性能有重要影响。滚动轴承的性能失效是指运行过程中，滚动轴承因内部零件润滑不良、摩擦与磨损、损伤、粘结、腐蚀、变形等故障而失去其运行性能或不能正常工作的现象。滚动轴承保持最佳性能势态运行，是机械系统实现最佳性能势态运行的基础。根据随机过程理论，在未来时间滚动轴承保持最佳性能势态运行的可靠性将发生变化，这会增大危害机械系统安全可靠运行的可能性。因此，研究滚动轴承性能保持可靠性具有重要的应用价值。

一般来说，滚动轴承的性能失效试验是指：按照某个标准，如国家标准或行业标准，从一批滚动轴承中随机抽取一定数目样本，然后将抽取的样品放在相同的试验环境下进行可靠性寿命完全试验，得到每个失效样品的寿命，最后根据标准GB/T24607-2009对试验数据进行处理，给出滚动轴承的形状参数b、L10、特征寿命与平均寿命等可靠性指标，据此对这批轴承做出可靠性评价或分析。但是由于滚动轴承质量的提高，在可靠性试验过程中要做到每个样品都失效是不现实也不必要的；对一些价格昂贵、数量少的滚动轴承作完全试验是不现实的。

现有的性能可靠性评估与预测方法，以事先假设性能密度函数、性能退化轨迹以及性能失效阈值已知为依据获取性能可靠性，已经取得了一定的效果。现有可靠性评估方法中，《宇航学报》2006年第3期发表了题为“基于性能退化数据的可靠性评估”的文章，该文章假设性能退化轨迹为时间的线性函数，考虑性能退化值服从正态分布且给定阈值，可以进行宇航系统性能退化的可靠性评估。在现有的滚动轴承性能可靠性评估方法中，CN104318043A公开了一种滚动轴承振动性能可靠性变异过程检测方法，该方法凭借时间序列的计数过程，在短时间区间内获取轴承振动表现出的变异强度的极少量原始信息；经过对变异强度原始信息的自助再抽样，模拟出变异强度的大量生成信息；用灰预测模型处理生成信息，获取变异强度估计值；用泊松过程表征可靠性函数，实时预测轴承振动性能可靠性的变异过程。该方法基于振动信息的时间序列，将灰自助原理融入泊松过程，提出灰自助泊松方法，以预测滚动轴承性能可靠性的变异过程。但是，该方法需要事先性能试验获取性能阈值，该阈值是通过试验获得的，根据选取的损伤部位和传感器不同，对应的阈值也不同。因此，现有可靠性评估方法中，在性能密度函数先验信息未知且没有事先设定性能阈值时，无法对滚动轴承性能可靠性的变异过程进行预测。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚动轴承性能保持可靠性的预测方法，在性能密度函数先验信息未知且无事先设定性能阈值的情况下，解决滚动轴承性能保持可靠性预测问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种滚动轴承性能保持可靠性的预测方法，包括下列步骤：

1)在滚动轴承运行性能最佳时期，测量滚动轴承性能，获取性能数据；

2)根据最大熵原理，用步骤1)所得性能数据构建性能样本密度函数；

3)根据小概率事件原理得到置信度，用分位数方法获取性能随机变量的置信区间；

4)根据泊松计数过程，获取性能数据落在性能随机变量置信区间之外的频率；

5)根据泊松计数过程的无失效概率，由性能数据落在性能随机变量置信区间之外的频率获得滚动轴承性能保持可靠度；