轴承载荷在线获取方法及装置、轴承寿命评估方法及装置制造方法及图纸

一种轴承载荷在线获取方法及装置、轴承寿命评估方法及装置，该获取方法包括：建立轴承服役系统的多体动力学模型；基于多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数；在轴承服役系统运行过程中，采集轴承服役系统在轴承载荷的激励下产生的响应信号；采用虚拟迭代方法基于传递函数和逆传递函数及响应信号，获得轴承载荷。本发明专利技术的获取方法能够利用轴承服役系统的传递函数、逆传递函数，以及容易采集到的轴承服役系统响应信号进行虚拟迭代，从而得到不易测量的轴承在线载荷。由于其用多体动力学模型来对真实的轴承服役系统进行仿真，不仅通用性强，不会破坏轴承服役系统，而且因较少使用硬件而比较节省成本。

Bearing load on-line acquisition method and device, bearing life evaluation method and device

The evaluation method of bearing life and a load bearing device online acquisition method and device, including the obtaining method: to establish the multi-body dynamics model of bearing service system; multi body dynamics model to obtain the transfer function and the inverse transfer function based on the service system; bearing in operation process, acquisition service response signal generated in the bearing system of bearing load under the excitation of; using the virtual iterative method of transfer function and the inverse transfer function and response signal based on the bearing load. The acquisition method of the invention can make use of the transfer function, the inverse transfer function of the service system of the bearing, and the response signal of the bearing service system to carry out the virtual iteration, so as to get the online load of the bearing which is not easy to measure. Because it simulates the real bearing service system with multi-body dynamics model, it is not only universal, it will not damage the service system of bearings, but also saves less cost due to less hardware.

【技术实现步骤摘要】
轴承载荷在线获取方法及装置、轴承寿命评估方法及装置
本专利技术涉及轴承
，特别是涉及一种轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法、轴承服役系统的轴承载荷在线获取装置、轴承寿命评估方法以及轴承寿命评估装置。
技术介绍
在轴承服役系统的运行过程中，获得轴承服役系统中轴承的载荷有着重要作用。现有技术有通过在轴承的外圈或内圈表面粘贴应变片来直接测量轴承的载荷，但在很多情况下，受轴承所在安装环境的影响，很难将应变片粘贴在轴承上，导致该方法不再适用。因此，亟需提供一种更为通用的方法来在线获取轴承服役系统的轴承载荷。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：现有轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法受轴承安装环境的限制，通用性差。为解决上述问题，本专利技术提供了一种轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法，其包括：建立所述轴承服役系统的多体动力学模型；基于所述多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数；在所述轴承服役系统运行过程中，采集所述轴承服役系统在轴承载荷的激励下产生的响应信号；采用虚拟迭代方法基于所述传递函数和逆传递函数及响应信号，获得所述轴承载荷。可选地，所述虚拟迭代方法按照下述公式进行，所述轴承载荷为与所述响应信号相吻合的模拟响应信号对应的激励信号；Un＝Un-1+F-1﹡(Y采集-Yn-1)其中，Un为第n次的激励信号，Un-1为第n-1次的激励信号，F-1为所述多体动力学模型的逆传递函数，Y采集为所述响应信号，Yn-1为第n-1次的模拟响应信号，所述模拟响应信号根据所述激励信号和所述多体动力学模型的传递函数获得，n为大于或等于1的整数，U0＝0，Y0＝0。可选地，获得所述传递函数和逆传递函数的方法包括：向所述多体动力学模型输入噪声信号；获得所述多体动力学模型在所述噪声信号的激励下产生的输出信号；根据所述噪声信号和输出信号求得所述传递函数；对所述传递函数求逆，以获得所述逆传递函数。可选地，所述噪声信号为粉红噪声信号或白噪声信号。可选地，所述响应信号为力、加速度或位移。可选地，利用Adams软件建立所述多体动力学模型。可选地，利用Adams软件、Simpack软件或Recurdyn软件进行所述虚拟迭代。可选地，所述轴承载荷为所述轴承的外圈或内圈所受到的力。可选地，所述轴承服役系统为铁路用轴箱。另外，本专利技术还提供了一种轴承寿命评估方法，其包括：利用上述任一所述的轴承载荷在线获取方法获得所述轴承载荷；将所述轴承载荷代入轴承寿命的通用公式，获得所述轴承的寿命。可选地，所述通用公式为《ISO281滚动轴承.额定动载荷和额定寿命》制定的轴承寿命计算公式。再者，本专利技术还提供了一种轴承服役系统的轴承载荷在线获取装置，其包括：建模模块，用于建立所述轴承服役系统的多体动力学模型；求函数模块，用于基于所述多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数；采集模块，用于在所述轴承服役系统运行过程中，采集所述轴承服役系统在轴承载荷的激励下产生的响应信号；获取模块，用于采用基于所述传递函数和逆传递函数及响应信号的虚拟迭代方法获得所述轴承载荷。可选地，所述获取模块包括：第一运算单元，用于按照公式Un＝Un-1+F-1﹡(Y采集-Yn-1)进行计算，以获得第n次的激励信号，其中，Un为第n次的激励信号，Un-1为第n-1次的激励信号，F-1为所述逆传递函数，Y采集为所述响应信号，Yn-1为第n-1次的模拟响应信号，n为大于或等于1的整数，U0＝0，Y0＝0；第二运算单元，用于按照公式Yn＝F﹡Un进行计算，以获得第n次的模拟响应信号，Yn为第n次的模拟响应信号，F为所述传递函数；比较单元，用于将所述第n次的模拟响应信号与轴承服役系统的响应信号进行比较；输出单元，用于在所述比较单元的比较结果为第n次的模拟响应信号与轴承服役系统的响应信号Y采集相吻合时，将第n次的激励信号作为所述轴承载荷；所述第一运算单元还用于：在所述比较单元的比较结果为第n次的模拟响应信号与轴承服役系统的响应信号Y采集不吻合时，将n增大1，并重新按照公式Un＝Un-1+F-1﹡(Y采集-Yn-1)进行计算。可选地，所述求函数模块包括：噪声单元，用于向所述多体动力学模型提供噪声信号以作为激励；采集单元，用于获得所述多体动力学模型在所述噪声信号的激励下产生的输出信号；求解单元，用于根据所述噪声信号和输出信号求得所述传递函数；求逆单元，用于对所述传递函数求逆，以获得所述逆传递函数。另外，本专利技术还提供了一种轴承寿命评估装置，其包括：上述任一所述的轴承载荷在线获取装置；计算装置，用于根据所述轴承载荷在线获取装置所获取的轴承载荷以及轴承寿命的通用公式，计算出所述轴承的寿命。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：首先，为轴承服役系统建立多体动力学模型。然后，利用轴承服役系统的传递函数、逆传递函数，以及容易采集到的轴承服役系统响应信号进行虚拟迭代，从而得到不易测量的轴承在线载荷。本专利技术的获取方法用多体动力学模型来对真实的轴承服役系统进行仿真，不仅通用性强，不会破坏轴承服役系统，而且因较少使用硬件而比较节省成本。附图说明图1是本专利技术的一个实施例中轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。本专利技术所提供的轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法中，该轴承服役系统可以是任何使用了轴承的装置。在本实施例中，该轴承服役系统以铁路用的轴箱为例，该轴箱包括转轴、套设在转轴上的轴承以及用来安装轴承的轴承座。下面结合图1对本实施例的轴承载荷在线获取方法做详细介绍。首先，执行步骤S10，建立轴承服役系统的多体动力学(Multi-bodySystem，简称MBS)模型。所述多体动力学模型是轴承服役系统的仿真模型，利用该多体动力学模型可以对轴承服役系统进行仿真分析，以获得其动态特性。在本实施例中，利用Adams软件建立多体动力学模型，因为Adams软件具有强大的运动学和动力学分析功能，以及高精度的建模仿真功能。当然，在其它实施例中，也可以利用其它具有建模功能的软件来建立该多体动力学模型。具体地，可以通过结合轴承服役系统的物理模型和轴承服役系统的数学模型来共同建立该多体动力学模型，以保证建立起来的多体动力学模型能够高仿真地模拟轴承服役系统。在本实施例中，建立起来的多体动力学模型包括轴承服役系统中转轴的模拟零件、轴承服役系统中轴承的模拟零件，以及轴承服役系统中轴承座的模拟零件。然后，执行步骤S20，基于所述多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数。多体动力学模型的传递函数和逆传递函数均是多体动力学模型本身的一种属性。其中，多体动力学模型的传递函数获取方法包括：生成噪声信号；向多体动力学模型输入噪声信号；获得多体动力学模型在所述噪声信号的激励下产生的输出信号；根据所述噪声信号和输出信号求得传递函数。噪声信号为用频率和分贝来表征的信号，在本实施例中，噪声信号为粉红噪声信号或白噪声信号，其频率宽度很宽。获得所述噪声信号和输出信号之后，将噪声信号和输出信号均进行拉普拉斯变换，所述输出信号的拉普拉斯变换与噪声信号的拉普拉斯变换之比即为多体动力学模型的传递函数。获得多体动力学模型的传递函数之后，通过对其求逆，即可获得多体动力学模型的逆传递函数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，包括：建立所述轴承服役系统的多体动力学模型；基于所述多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数；在所述轴承服役系统运行过程中，采集所述轴承服役系统在轴承载荷的激励下产生的响应信号；采用虚拟迭代方法基于所述传递函数和逆传递函数及响应信号，获得所述轴承载荷。

【技术特征摘要】
1.一种轴承服役系统的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，包括：建立所述轴承服役系统的多体动力学模型；基于所述多体动力学模型获得传递函数和逆传递函数；在所述轴承服役系统运行过程中，采集所述轴承服役系统在轴承载荷的激励下产生的响应信号；采用虚拟迭代方法基于所述传递函数和逆传递函数及响应信号，获得所述轴承载荷。2.如权利要求1所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，所述虚拟迭代方法按照下述公式进行，所述轴承载荷为与所述响应信号相吻合的模拟响应信号对应的激励信号；Un＝Un-1+F-1﹡(Y采集-Yn-1)其中，Un为第n次的激励信号，Un-1为第n-1次的激励信号，F-1为所述多体动力学模型的逆传递函数，Y采集为所述响应信号，Yn-1为第n-1次的模拟响应信号，所述模拟响应信号根据所述激励信号和所述多体动力学模型的传递函数获得，n为大于或等于1的整数，U0＝0，Y0＝0。3.如权利要求1所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，获得所述传递函数和逆传递函数的方法包括：向所述多体动力学模型输入噪声信号；获得所述多体动力学模型在所述噪声信号的激励下产生的输出信号；根据所述噪声信号和输出信号求得所述传递函数；对所述传递函数求逆，以获得所述逆传递函数。4.如权利要求3所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，所述噪声信号为粉红噪声信号或白噪声信号。5.如权利要求1所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，所述响应信号为力、加速度或位移。6.如权利要求1至5任一项所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，利用Adams软件建立所述多体动力学模型。7.如权利要求1至5任一项所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，利用Adams软件、Simpack软件或Recurdyn软件进行所述虚拟迭代。8.如权利要求1至5任一项所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，所述轴承载荷为所述轴承的外圈或内圈所受到的力。9.如权利要求1至5任一项所述的轴承载荷在线获取方法，其特征在于，所述轴承服役系统为铁路用轴箱。10.一种轴承寿命评估方法，其特征在于，包括：利用权利要求1至9任一项所述的轴承载荷在线获取方法获得所述轴承载荷；将所述轴承载荷代入轴承寿命的通用公式，获得所述轴承的寿命。11.如权利要求10所述的轴承寿命评估方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱路，周新，马子魁，魏来，邱志，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE