一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法。该方法首先建立滚动轴承系统非线性动力学模型，并由第二类拉格朗日方程推导出轴承系统的动力学微分方程组。基于系统动力学微分方程组，仿真出不同故障角位置时的轴承系统水平方向和垂直方向振动加速度信号。然后由仿真数据，采用最小二乘法拟合出外圈故障角位置与平垂同步均方根值的线性关系式。其次测取待诊断轴承系统的定位诊断基准数据，并计算定位诊断基准数据的平垂同步均方根值，从而确定待诊断轴承系统的外圈故障角位置θ与平垂同步均方根值的关系式。最终由外圈故障角位置定位法则确诊出被诊断外圈故障的角位置θd。本发明专利技术实现轴承外圈故障的精确定位诊断，具有重要的理论意义和应用价值。

A fault location diagnosis method for rolling bearing outer ring

The invention relates to a fault location diagnosis method for the outer ring of the rolling bearing. First, a nonlinear dynamic model of rolling bearing system is established, and the dynamic differential equations of bearing system are derived from second kinds of Lagrange equations. Based on the system dynamics differential equations, the horizontal and vertical vibration acceleration signals of the bearing system are simulated with different fault angle positions. Then the linear relation between the position of the outer ring fault angle and the root mean square of the vertical is fitted by the simulation data and the least square method. Secondly, locate the diagnostic reference data of the bearing system to be diagnosed, and calculate the root mean square value of the vertical synchro of the positioning diagnosis datum, so as to determine the relationship between the outer fault angle of the bearing system and the vertical root synchronous root mean square value. Finally, the angular position of the fault was diagnosed by the location rule of the outer ring fault angle, theta D, which was diagnosed as the fault of the outer ring. The invention has important theoretical significance and application value to realize accurate location diagnosis of the fault of bearing outer ring.

【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法
本专利技术属于滚动轴承故障诊断领域，具体涉及一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法。
技术介绍
滚动轴承是旋转机械等设备中使用最多的零部件之一，也是最容易损坏的零部件。当其产生故障时，将诱发整个设备产生故障，因此，滚动轴承故障诊断研究对于维护设备的正常运转非常关键。目前轴承故障诊断研究主要集中在轴承故障定量诊断、轴承故障模式识别等方面。对于轴承外圈故障的定位诊断研究几乎没有，然而不同角位置的故障可能对应着不同的产生原因，比如制造、装配以及工作状态等。另外，在其它因素相同的情况下，不同角位置的故障可能对应着不同的剩余寿命，比如缺陷角位置越靠近承载中心的轴承的剩余寿命往往会越短。再有，实现轴承外圈故障定位诊断将有助于拆机后更快速的排查出故障位置，同时有助于轴承的维护以及维修工作，提高工作效率。因此解决如何快速、准确地预测出轴承外圈故障角位置的问题对轴承故障诊断以及轴承剩余寿命估计具有重要的理论意义和工程应用价值。VR是指平-垂同步均方根值，是由专利技术人为实现轴承外圈的定位诊断而提出的一种新指标，其详细的算法和应用技术将在本
技术实现思路
和实施例中具体说明。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法，其特征在于：该方法包括以下具体步骤，步骤1建立滚动轴承系统非线性动力学模型及其微分方程组，建立轴承系统全局绝对直角坐标系，以面向动力输入端为参照，将水平方向设定为x轴，且水平向右为正方向，将垂直方向设定为y轴，且垂直向下为正方向，轴承内圈表示为质点m1，轴承外圈表示为质点m2，轴承内圈的水平方向位移和垂直方向位移分别表示为x1和y1，轴承外圈的水平方向位移和垂直方向位移分别表示为x2和y2，轴承外圈由水平方向的弹簧阻尼器1和垂直方向的弹簧阻尼器2支撑，弹簧阻尼器1的刚度和阻尼系数分别表示为k1和c1，弹簧阻尼器2的刚度和阻尼系数分别表示为k2和c2，将外圈故障...

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承外圈故障定位诊断方法，其特征在于：该方法包括以下具体步骤，步骤1建立滚动轴承系统非线性动力学模型及其微分方程组，建立轴承系统全局绝对直角坐标系，以面向动力输入端为参照，将水平方向设定为x轴，且水平向右为正方向，将垂直方向设定为y轴，且垂直向下为正方向，轴承内圈表示为质点m1，轴承外圈表示为质点m2，轴承内圈的水平方向位移和垂直方向位移分别表示为x1和y1，轴承外圈的水平方向位移和垂直方向位移分别表示为x2和y2，轴承外圈由水平方向的弹簧阻尼器1和垂直方向的弹簧阻尼器2支撑，弹簧阻尼器1的刚度和阻尼系数分别表示为k1和c1，弹簧阻尼器2的刚度和阻尼系数分别表示为k2和c2，将外圈故障角位置表示为θ，基于上述所建模型，由第二类拉格朗日方程推导出轴承系统的动力学微分方程组；步骤2建立平垂同步均方根值与外圈故障角位置之间的函数关系，设定外圈故障角位置的变化区间为[240°,300°]，将该变化区间进行7等分，则得到7个由小到大的外圈故障角位置θ1,θ2…θj…θ7，j表示外圈故障角位置的编号，取值1～7之间的整数；由步骤1中推导的轴承系统动力学微分方程组求解每个故障角位置θj对应的水平方向仿真振动加速度信号ax,j和垂直方向仿真振动加速度信号ay,j，再计算每个故障角位置对应的平垂同步均方根值：上式中，N为仿真数据点数，其中，以θj为自变量，VRj为因变量，由最小二乘法线性拟合出外圈故障角位置θ与VR值的关系式：θ＝270±k·(VR-VR4)(2)步骤3测取待诊断轴承系统的定位诊断基准数据，以面向动力输入端为参照，设定水平向右为0°，将振动加速度传感器1安装在待诊断轴承系统的轴承座的90°位置，将振动加速度传感器2安...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玲丽，黄金凤，张飞斌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11