基于双冲击的混合陶瓷球轴承性能退化评估

发布时间：2020-06-23 09:43

【摘要】：众所周知,混合陶瓷球轴承有着十分优良的特性,正是因为如此,在高速精密的机械设备当中有着极为普遍的实际应用,其同样为这些设备当中极易失效的部件之一。从整体上来看,轴承在使用的过程当中,损伤不断累积,最终到性能完全失效。有效的提出反映轴承性能退化指标的特征量可以有效的检测轴承性能在运行过程中的状态。与钢球滚动轴承基本一致,就混合陶瓷球轴承而言,疲劳剥落同样为基本失效形式。其中,剥落区宽度为体现滚动轴承故障水平的重要指标之一。目前对于剥落区宽度的在线测量是一大难题。研究表明,在滚动轴承出现剥落故障的情况下,滚动体通过剥落区的振动信号存在双冲击属性,根据双冲击时差与轴承剥落区长度的关系,可以用于评价轴承故障程度。轴承早期故障产生时,其故障信号较微弱,在环境噪声的干扰下,无法直接从原始信号中直接观测到双冲击特征。研究中介绍了两种信号处理的方法用以增强双冲击特征。基于AR模型的预白化处理,去除原始信号中的周期信号成分,保留轴承故障信息。基于MED解卷积方法增强信号中冲击成分。同时结合谱峭度和包络提取方法提取双冲击特征。并对实际剥落故障振动信号进行双冲击特征提取。轴承性能退化过程中,好的属性指标不只是需要对于轴承初始退化足够敏感,同时,基本变化趋势要和轴承退化过程实现统一。文中从时域、频域中提取出能够表征轴承健康信息的特征指标。不同的指标在对退化趋势的反映中具有不同的优点。为了全面的反映轴承退化信息,而且不造成过大计算量,使用主成份分析方法对轴承故障特征向量进行特征融合,获得的第一主成份可以更敏感、更全面的反映轴承退化信息。在进行特征提取时,时域、频域上的指标与信号幅值密切相关,为了保持退化指标的一致性,无法对信号进行预处理,导致提取的特征指标无法良好的监测轴承早期故障。本文提出使用双冲击间隔作为轴承性能退化指标。双冲击间隔为时间量,使用信号预处理方法时对时间量的影响较小,依旧可以保持其一致性。通过对全寿命试验中获得的数据进行双冲击特征提取发现,退化过程中双冲击间隔随着轴承性能退化趋势增加,而且可以较好的探测轴承早期故障。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133.3
【图文】：

轴承,结构示意图,滚动体

图 2.1 滚动球轴承的结构示意图Fig 2.1 Bearing Structure chart中 do指的是滚动球轴承的外圈滚道直径，di 指的是滚动球轴承，而 dp指的是滚动球轴承的节径，de 指的是滚动球轴承的滚动滚动体与滚道接的触角 α 以及滚动体个数 Z 为关键性的指标。轴承的失效形式及成因承虽然相比机械设备只是一个小部件，但是其内部结构比较复装过程都不简单[40]。滚动轴承在机械设备中是承载部件，同时受，在旋转机械中可能因为多种原因失效，也是最容易受损的零滚动轴承的基本几何特征引起重视，就像，轴向间隙以及吻合度力而言，滚动球轴承的滚动体和滚道的匹配情况十分关键，轴承承载程度对接触角的大小有着显著影响。同时，轴承的应力以及在不同程度上受到轴向间隙、曲率与相对曲率以及自由偏转角等

尺寸类型,故障,轴承故障

图 3.2 故障尺寸类型[24]Fig.3.2 Type of failure size.2 基于 AR-Med 的双冲击特征提取.2.1 基于自回归模型的滤波方法AR 模型是现阶段非常有效的一种自回归模型。由于轴承在运行过程中滚动有一定的滑移，轴承故障信号可以理解为一种随机信号。在进行数据采集的过中，所采集的信号不仅包含轴承故障信号和噪声，也包含设备运行过程中各种它零部件产生的确定性信号。这些混合信号之中包含的轴承故障信息往往被其较大的确定信号淹没。AR 模型[17]可以有效的去除混合信号中的确定性信号，留信号中的随机信号，从而提高轴承故障信号的信噪比pk k i k i x a x ………….……………… (3-1)

【参考文献】