[发明专利]一种基于定位普遍法则的滚动轴承外圈缺陷定位诊断方法

摘要

一种基于定位普遍法则的滚动轴承外圈缺陷定位诊断方法，该方法首先将滚动轴承外圈全方位划分为四个象限，并基于水平方向和垂直方向振动加速度信号的冲击波形振荡起始方向提出了定位普遍法则，用于判别外圈缺陷角位置与四个象限的对应关系。再利用水平方向和垂直方向振动加速度信号，计算出垂‑平同步均方根值和平‑垂同步均方根值。最后，结合定位普遍法则以及垂‑平同步均方根值、平‑垂同步均方根值与外圈缺陷角位置之间的映射关系，得到了能够准确且唯一地计算出外圈缺陷角位置的定位公式，实现外圈缺陷全方位精确定位诊断。本发明为滚动轴承故障诊断领域由定性诊断迈向量化诊断提供了新的技术支撑，具有重要的实用性和工程价值。

主权项

1.基于定位普遍法则的滚动轴承外圈缺陷定位诊断方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)定义滚动轴承全方位象限：以滚动轴承端面为参考平面，在参考平面内建立直角坐标系，过轴心O的水平线为x轴；水平向右为x轴正方向，记为x⁺；水平向左为x轴负方向，记为x^‑；过轴心O的垂直线为y轴，垂直向下为y轴正方向，记为y⁺；垂直向上为y轴负方向，记为y^‑；x轴和y轴将参考平面分割为四个象限，将x⁺Oy^‑围成的区域定义为第一象限(1)，y^‑Ox^‑围成的区域定义为第二象限(2)，x^‑Oy⁺围成的区域定义为第三象限(3)，y⁺Ox⁺围成的区域定义为第四象限(4)；以x⁺为角度基准线，第一象限对应的角度区间为[0°,90°]，第二象限的角度区间为[90°,180°]，第三象限对应的角度区间为[180°,270°]，第四象限的角度区间为[270°,360°]；将外圈缺陷的径向中心线与x⁺的逆时针夹角定义为外圈缺陷角位置φ_f；2)测取振动加速度信号：以步骤1)中设定的直角坐标系为参考，在轴承座0°和90°位置分别安装第一加速度传感器和第二振动加速度传感器，并以采样频率f_s和采样点数N进行同步采集，第一加速度传感器采集的信号命名为a_x，第二加速度传感器采集的信号命名为a_y；以时间t为横坐标，a_x为纵坐标，绘制出a_x的时域波形图，以纵坐标方向为参照，在a_x的时域波形图中量取出滚珠经过外圈缺陷时激起的冲击波形的振荡起始方向，命名为a_x起始方向；以时间t为横坐标，a_y为纵坐标，绘制出a_y的时域波形图，以纵坐标方向为参照，在a_y的时域波形图中量取出滚珠经过外圈缺陷时激起的冲击波形的振荡起始方向，命名为a_y起始方向；3)建立定位普遍法则：当a_x起始方向为负，a_y起始方向为正，则判定出外圈缺陷处于第一象限Q₁，记为φ_f∈Q₁；当a_x起始方向为正，a_y起始方向为正，则判定出外圈缺陷处于第二象限Q₂，记为φ_f∈Q₂；当a_x起始方向为正，a_y起始方向为负，则判定出外圈缺陷处于第三象限Q₃，记为φ_f∈Q₃；当a_x起始方向为负，a_y起始方向为负，则判定出外圈缺陷处于第四象限Q₄，记为φ_f∈Q₄；4)外圈缺陷全方位精确定位诊断：根据步骤2)测取的振动加速度信号a_x和a_y，计算垂‑平同步均方根值σ_vh和平‑垂同步均方根值σ_hv，结合步骤3)所述的定位普遍法则和以下公式精确定位诊断出外圈缺陷角位置φ_f：其中s＝0.02为斜率常系数；A为幅值常系数，通过基准实验得到。