【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轴承故障诊断领域，具体涉及模拟转子-轴承系统的轴承内、外滚道故障振动信号的方法。
技术介绍
1、滚动轴承作为旋转机械系统的关键部件之一，其健康状态将会直接影响旋转机械系统的工作性能。当轴承的接触面上出现局部缺陷，如凹坑、擦伤、缺损等，会引起机械系统异常的振动，这些损伤如果不加以识别，最终可能引发严重事故。
2、根据轴承振动信号对轴承进行智能诊断是目前普遍采用且行之有效的方法。该方法包括轴承振动信号采集、特征提取以及状态识别三个环节。其中状态识别是指将基于待诊断轴承的轴承振动信号获得的状态标签与故障标签进行对比，从而判断该待诊断轴承是否出现了与故障标签对应的故障。因此在进行轴承智能诊断前需要先获取故障标签，而故障标签则是基于轴承故障振动信号获得的。传统获取轴承故障振动信号的方法是搭建轴承测试台架，把人工设置缺陷的故障轴承装在台架上运行从而获取轴承故障振动信号的，但是该种方法耗时、耗费高，实验周期长。
3、后续有人提出通过轴承故障振动信号建模，以数字模拟的方式来模拟轴承故障振动信号。例如p.d.mcfadden等人建立了滚道缺陷轴承的振动解调信号模型，阐明了受定向负载的滚道缺陷轴承振动解调信号时域特性及频谱特征；y.t.su等人研究不同负载作用下，滚道波纹度对故障轴承振动包络谱的调制边带的影响，改进了故障轴承振动包络谱的解析模型；f.cong等人考虑转子不平衡力对轴承负载的影响，建立了转子-轴承系统故障振动信号模型，但cong等人认为转子不平衡力和系统自重对轴承施加的负载是独立的，没有考虑转子不
4、然而，转子不平衡是航空发动机、燃机等高速旋转的转子机械系统常见的故障之一，航空发动机、燃机等转子-主轴承系统通常在高转速下运行，且运行的转速区间范围较大，此类系统主轴承受到的转子不平衡离心力负载是不可忽略的，并且轴承滚道缺陷区的负载是影响滚道损伤轴承冲击振动强度的主要因素之一，因此在高速条件下转子自重等定向负载与转子不平衡离心力的耦合作用必然会改变轴承滚道缺陷区的负载，进而影响到滚道缺陷轴承的冲击振动行为。但是现有技术中并未充分考虑高转速下大的转子不平衡离心力和转子自重的耦合作用对轴承承载区负载的影响，故现有的轴承故障振动信号模型无法准确描述高速转子-轴承系统的轴承故障振动特性，继而难以获得对应的故障标签。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供模拟转子-轴承系统的轴承内、外滚道故障振动信号的方法。
2、为达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一技术方案涉及一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其中，包括基于轴承内滚道缺陷区的负载方程，通过内滚道冲击函数、内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数和单位脉冲高频共振衰减响应函数获取轴承内滚道故障振动信号的步骤，其中，所述轴承内滚道缺陷区的负载方程为，
4、
5、其中，φ(t)为转子不平衡离心力的相位，δφ0为内滚道缺陷位置与转子不平衡离心力的相位差，φ(t)+δφ0为内滚道缺陷在t时刻的相位，ε为负载分布因子，n为轴承参数，θmax为间隙轴承承载区的最大分布相角(θmax<)，|fr()|为t时刻轴承受到的转子不平衡离心力和转子自重的合力负载的大小，其表示为，
6、
7、其中，mr，e，ωr分别为转子等效质量，等效偏心距以及转子的转速，g为重力加速度；
8、β(t)为t时刻轴承受到的转子不平衡离心力和转子自重的合力负载的相位角，其表示为，
9、
10、第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述内滚道冲击函数为，
11、
12、其中，pi0为内滚道冲击函数的幅值，tbpfi为内滚道冲击函数的周期，k为整数，δ为脉冲函数。
13、第三技术方案基于第二技术方案，其中，所述内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数为，
14、ai(t)＝icos(φ(t)+δφ0)+i0
15、其中，ai为内滚道冲击的传递系数，ai0为传递的直流分量。
16、第四技术方案基于第三技术方案，其中，所述单位脉冲高频共振衰减响应函数为，
17、
18、其中ρ为初始幅值，b为衰减参数，fn为转子-轴承系统的共振频率。
19、第五技术方案基于第四技术方案，其中，所述轴承内滚道故障振动信号为，
20、
21、第六技术方案涉及一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其中，包括基于轴承外滚道缺陷区的负载方程，通过外滚道冲击函数、外滚道缺陷振动传递路径效应函数和单位脉冲高频共振衰减响应函数获取轴承外滚道故障振动信号的步骤，其中，所述轴承外滚道缺陷区的负载方程为，
22、
23、其中，γo为外滚道单点缺陷的相位，ε为负载分布因子，n为轴承参数，θmax为间隙轴承承载区的最大分布相角(θmax<)，|fr()|为t时刻轴承受到的转子不平衡离心力和转子自重的合力负载的大小，其表示为，
24、
25、其中，mr，e，ωr分别为转子等效质量，等效偏心距以及转子的转速，g为重力加速度；
26、β(t)为t时刻轴承受到的转子不平衡离心力和转子自重的合力负载的相位角，其表示为，
27、
28、第七技术方案基于第六技术方案，其中，所述外滚道冲击函数为，
29、
30、其中，po0为外滚道冲击函数的幅值，tbpfo为外滚道冲击函数的周期，k为整数，δ为脉冲函数。
31、第八技术方案基于第七技术方案，其中，所述外滚道缺陷振动传递路径效应函数为，
32、ao(t)＝o
33、其中，ao是外滚道冲击的传递系数。
34、第九技术方案基于第八技术方案，其中，所述单位脉冲高频共振衰减响应函数为，
35、
36、其中ρ为初始幅值，b为衰减参数，fn为转子-轴承系统的共振频率。
37、第十技术方案基于第九技术方案，其中，所述轴承外滚道故障振动信号为，
38、
39、由上述对本专利技术的描述可知，相对于现有技术，本专利技术具有的如下有益效果：
40、本专利技术提供了以数字模拟的方式分别获取转子-轴承系统的轴承内、外滚道故障振动信号的两种方法，通过该两种方法所分别获得的轴承内、外滚道故障振动信号可以真实准确地反应高速转子-轴承系统中转子不平衡离心力对滚道缺陷轴承振动行为的影响，继而可以准确模拟高速转子-轴承系统中滚道缺陷轴承的振动信号及其包络谱的边带特征，从而可以替代传统获取轴承故障振动信号的方法获取的轴承故障振动信号来作为轴承智能诊断的训练输入，以获得对应的故障标签，省时、耗费低且实验周期短。
41、本专利技术对现有技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，包括基于轴承内滚道缺陷区的负载方程，通过内滚道冲击函数、内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数和单位脉冲高频共振衰减响应函数获取轴承内滚道故障振动信号的步骤，其中，所述轴承内滚道缺陷区的负载方程为，
2.如权利要求1所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述内滚道冲击函数为，
3.如权利要求2所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数为，
4.如权利要求3所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述单位脉冲高频共振衰减响应函数为，
5.如权利要求4所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述轴承内滚道故障振动信号为，
6.一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其特征在于，包括基于轴承外滚道缺陷区的负载方程，通过外滚道冲击函数、外滚道缺陷振动传递路径效应函数和单位脉冲高频共振衰减响应
7.如权利要求6所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述外滚道冲击函数为，
8.如权利要求7所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述外滚道缺陷振动传递路径效应函数为，
9.如权利要求8所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述单位脉冲高频共振衰减响应函数为，
10.如权利要求9所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承外滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述轴承外滚道故障振动信号为，
...【技术特征摘要】
1.一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，包括基于轴承内滚道缺陷区的负载方程，通过内滚道冲击函数、内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数和单位脉冲高频共振衰减响应函数获取轴承内滚道故障振动信号的步骤，其中，所述轴承内滚道缺陷区的负载方程为，
2.如权利要求1所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述内滚道冲击函数为，
3.如权利要求2所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述内滚道缺陷冲击的传递路径调制函数为，
4.如权利要求3所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述单位脉冲高频共振衰减响应函数为，
5.如权利要求4所述的一种模拟转子-轴承系统的轴承内滚道故障振动信号的方法，其特征在于，所述轴承内滚道故障振动信号为，
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。