[发明专利]基于多涡卷混沌电路周期脉冲响应的滚动轴承监测系统

说明书

本发明公开了一种基于多涡卷混沌电路周期脉冲响应的滚动轴承监测系统，供电模块、无线振动传感器和显示模块分别与混沌电路模块连接；无线振动传感器安装在滚动轴承上，供电模块用于为混沌电路模块供电；混沌电路模块用于产生混沌系统，并将该混沌系统产生的混沌吸引子输出给显示模块，无线振动传感器的接收信号输入混沌系统；混沌电路模块的输出端与控制器连接，控制器将得到的混沌吸引子的状态与预存的混沌吸引子状态库进行比对，对滚动轴承故障进行监测。本发明可远程监测轴承故障，并根据混沌系统的状态变化判断故障是否存在，较一般混沌系统更易于识别系统突变，具有较强的抗干扰能力。

技术领域

本发明属于滚动轴承信号监测领域，尤其涉及一种基于多涡卷混沌电路周期脉冲响应的滚动轴承监测系统。

背景技术

滚动轴承是各种旋转机械中应用最广的一种机械部件，在旋转机械中起着不可替代的作用。根据不完全统计，旋转机械的故障约三分之一是由于滚动轴承的故障引发，因此也可看出滚动轴承故障诊断工作的重要性。

滚动轴承由滚动体、内外圈和保持架组成。滚动轴承一般工作时，内外圈中有一个套圈固定另一个套圈转动，滚动体在其间转动，保持架随滚动体转动。一般情况，轴与轴承的配合过盈配合，工作时轴承外圈固定安装在支撑物上，轴与轴承同步转动。滚动轴承具有装配方便、效率高、容易实现润滑、摩擦阻力小等优点，在机械设备中有着承受和传递载荷的作用。轴承故障轻则造成设备异响、振动或者产生较大噪音，重则造成严重的设备故障导致生产中断。对滚动轴承早期故障诊断技术进行深入研究在保障机械设备的安全稳定运行和消除潜在的事故隐患等方面有着十分重要的意义。

滚动轴承的失效形式主要有磨损失效、疲劳失效和腐蚀失效等，这几种失效形式在故障初期通常表现为轴承振动的微弱周期性脉冲，但该信号常常湮没在复杂的背景噪声中。如何对其进行有效检测关系到能否及时发现故障征兆从而避免故障失控造成严重损失。

对轴承噪声进行监听可以及时发现部分故障征兆。滚动轴承故障引起的冲击振动从冲击点以半球面波方式向外传播，通过轴承零件和轴承座传到箱体或机架，由于冲击振动的频率很高，通过零件的界面传递一次其能量损失80％，因此在听声音时要正确选择测定点，应尽可能地靠近被测轴承承载区，减少中间环节，离轴承外圈的距离越短越好。一般用听音器或听音棒贴在外壳上可清楚地听到轴承的声音，也可采用测声器对运转轴承的滚动声的大小及音质进行检测，分辨出不同的故障模式，但这需要有丰富的经验，很大程度上依赖于检测者的主观判断，缺乏统一和定量的标准。

对轴承振动信号进行识别是另一种重要的诊断方式。通常在轴承上安装压电式加速度传感器获取振动信号，然后通过计算机进行信号分析，以判断轴承是否存在故障。滚动轴承磨损后产生的振动同正常轴承的振动具有相同的性质，但磨损轴承的振幅明显比正常轴承的高。因此，只要将传感器获得的振动信号同正常信号加以比较，就可判断出滚动轴承是否存在磨损类故障。如果传感器获得的振动信号出现异常，即波形相隔一段时间就出现峰值较大的周期脉冲，则可判断滚动轴承是否出现了疲劳剥落和点蚀等故障。不过由于轴承故障有时发展极为迅速，当出现明显的周期脉冲时轴承损害通常已经不可逆转，无法将早期故障及时发现并排除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于多涡卷混沌电路周期脉冲响应的滚动轴承监测系统，可远程监测轴承故障，并根据混沌系统的状态变化判断故障是否存在，较一般混沌系统更易于识别系统突变，具有较强的抗干扰能力。