[发明专利]一种滚动轴承外圈缺陷二维量化诊断方法

说明书

本发明公开了一种滚动轴承外圈缺陷二维量化诊断方法，该方法根据信号波形特征将故障冲击振荡类型划分为Class 1和Class 2。对于Class 1型外圈缺陷，则首先基于提出的Class 1型外圈缺陷周向尺寸计算公式量化诊断出缺陷周向尺寸。由提出的Class 1型外圈缺陷中心位置尺寸计算公式完成Class 1型外圈缺陷的二维量化诊断。对于Class 2型外圈缺陷，则首先基于提出的Class 2型外圈缺陷周向尺寸计算公式量化诊断出缺陷周向尺寸。再分别计算出外圈缺陷左、右边缘的σ_vh值，最后由提出的Class 2型外圈缺陷中心位置尺寸计算公式诊断出外圈缺陷中心位置尺寸，完成Class 2型外圈缺陷的二维量化诊断。

技术领域

本发明属于故障诊断领域，具体涉及一种滚动轴承外圈缺陷量化诊断方法。

背景技术

滚动轴承外圈缺陷的量化诊断主要包括两个方面：缺陷定形尺寸诊断和缺陷定位尺寸诊断。其中定形尺寸主要是指外圈缺陷的宽度，定位尺寸则是指外圈缺陷的周向角位置。定形尺寸诊断的理论意义和工程价值主要包括：在已经诊断出轴承存在局部缺陷故障的情况下，综合考虑经济效益和生产秩序，允许故障轴承保持工作运转，但是必须量化诊断出缺陷的定形尺寸信息以便实时掌握故障的严重程度，防止故障扩展到引起破坏性事故的发生。而定位尺寸诊断则具有以下工程应用价值：1、当缺陷尺寸很微小时，如果能预先诊断出缺陷的位置，将有助于拆机后更快速的排查出故障部位，进而提高工作效率和诊断成功率。2、轴承外圈缺陷出现位置的不同，可能对应于不同的故障原因；比如缺陷出现在承载中心位置，可能主要是疲劳损伤导致的，而如果缺陷出现在距离承载中心较远的位置，则故障原因更可能是材料缺陷、机加工缺陷或维护缺陷等。3、缺陷位置是轴承剩余寿命预测的主要影响因素之一；比如在其他因素相同的情况下，更靠近承载中心的缺陷，可能具有更快的扩展速度，从而使得轴承的剩余寿命也更短。

因此，实现滚动轴承外圈缺陷的量化诊断具有迫切的理论意义和现实需求。

发明内容

本发明基于含缺陷轴承系统非线性动力学机理研究和振动加速度信号处理技术，提出了一种滚动轴承二维量化诊断方法，可准确地诊断外圈缺陷的宽度尺寸和定位尺寸。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种滚动轴承外圈缺陷二维量化诊断方法，包括以下具体步骤：

步骤1建立参考坐标系，以滚动轴承的轴向对称面为坐标系平面，以面向轴的输出端为正面，以垂直向下为y轴正方向；以y轴正方向为参照，绕轴的运行方向旋转90o为x轴正方向；以x轴正方向为参考坐标系的角度基准，设定x轴正方向旋转到y轴正方向为参考坐标系的角度坐标正方向，即x轴正方向为0o，y轴正方向为90o；

步骤2测取振动加速度信号，

在轴承座外表面与x轴负方向线的交点处安装振动加速度传感器1，振动加速度传感器1测取的加速度信号命名为a_x；在轴承座外表面与y轴负方向线的交点处安装振动加速度传感器2，振动加速度传感器2测取的加速度信号命名为a_y；设定采样频率F_s，采样点数N；由振动加速度传感器1和振动加速度传感器2同时测取10组振动加速度信号，分别记为a_x,j和a_y,j，j＝1,2,3…10，j为振动加速度信号组的序号；根据滚动轴承型号和滚动轴承的内圈转速f，计算出滚动轴承外圈缺陷的故障特征频率f_o；