[发明专利]一种基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法

说明书

本发明属于轴承监测技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法，包括如下步骤：步骤一：构建轴承数字孪生体；步骤二：对建立的轴承数字孪生体进行服役状态下的仿真修正；步骤三：运用修正后的轴承数字孪生体进行全生命周期监测和预警。本发明基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法，通过构建轴承数字孪生体并对其进行服役状态下的仿真修正，之后运用修正后的轴承数字孪生体对轴承进行全生命周期的监测和预警，了解轴承运行状况，有利于帮助更好地判断轴承寿命及使用过程中可能会出现的故障情况。

技术领域

本发明属于轴承监测技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法。

背景技术

轴承是主轴系统中重要的零件之一，是连接旋转部件与非旋转部件的桥梁；轴承内圈与主轴连接，轴承外圈通过轴承座与箱体连接，轴承内圈与外圈间有滚动体，滚动体间有保持架以此保持间距；高速旋转的主轴带动轴承内圈旋转，通过滚动体将旋转产生的力平衡，使其不会对箱体产生影响；由于加工及装配轴承时会存在误差，高速旋转的轴承不仅承受着复杂的外力，还要承受来自轴承内部的应力、振动、发热等现象，故轴承的损伤形势非常复杂，而且轴承在机器内部，无法直接进行监测；因此如何实现对轴承进行全生命周期信息的获取，并以此建立轴承在线工作时的数字孪生体，从多因素对轴承工作时的工作状况进行描述，均对轴承寿命的判断及预测故障有着重要影响。

当前，传统的加工方法及手段正逐渐被物联网、大数据、人工智能等新兴技术所取代，而数字孪生技术作为现实物理环境的数字映射系统，能够在很大程度上服务物理环境，使其变得更加智能化、数字化及可控化。而基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法基于数字孪生技术可实现对轴承领域的产业升级，实现轴承行业的数字化及信息化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法，该方法通过构建轴承数字孪生体并对其进行服役状态下的仿真修正，之后运用修正后的轴承数字孪生体对轴承进行全生命周期的监测和预警，了解轴承运行状况，有利于帮助更好地判断轴承寿命及使用过程中可能会出现的故障情况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于数字孪生的轴承全生命周期监测方法，包括如下步骤：

步骤一：构建轴承数字孪生体；

步骤二：对建立的轴承数字孪生体进行服役状态下的仿真修正；

步骤三：运用修正后的轴承数字孪生体进行全生命周期监测和预警。

作为优选，上述步骤一具体为：

步骤1-1：采集所监测轴承的物理特征；

步骤1-2：通过温度传感器、速度传感器及振动传感器采集服役状态下轴承运转数据，并记录轴承服役环境；

步骤1-3：根据步骤1-1和步骤1-2中采集的轴承物理特征、轴承运转数据和轴承服役环境，在unity3D中建立轴承数字孪生体。

作为优选，上述轴承物理特征包括：轴承内径、轴承外径、轴承内圈厚度、轴承外圈厚度、动载荷、静载荷、脂润滑限速、油润滑限速、接触角、滚动体数量、保持架参数和轴承装配参数；所述轴承装配参数包括：轴承安装位置、轴承安装精度和轴承安装方式；

所述轴承运转数据包括：轴承运转时的内圈实时温度、滚动体实时温度、保持架实时温度、内圈实时角速度、滚动体及保持架实时角速度、内圈实时振动频率、滚动体及保持架实时振动频率和外圈实时振动频率；

所述轴承服役环境包括：载荷大小、环境湿度和环境温度。

作为优选，上述步骤二具体为：

步骤2-1：运用步骤1-2所述的轴承运转数据对轴承数字孪生体进行仿真修正，将输出的数据与传感器数据进行逆向比对；