本发明专利技术公开了基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，涉及滚动轴承内部故障定量诊断技术领域，解决了现有技术中，基于噪声信号的轴承故障诊断仅可以用于判断轴承是否发生故障，无法用于判断轴承故障位置及故障尺寸的技术问题，提出采用滚动轴承外圈应变信号来定量诊断滚子滚动轴承内部故障，滚动轴承外圈应变信号对环境噪声和振动具有鲁棒性，对滚动轴承内部弱故障敏感；提出采用滚动轴承外圈应变信号来定量诊断滚子滚动轴承内部故障，与传统振动噪声信号相比，滚动轴承外圈应变时序信号可以直接反映滚动轴承故障类型及尺寸，无需复杂的故障诊断算法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滚动轴承内部故障定量诊断，具体为基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法。
技术介绍
1、轴承作为各种工程机械传动系统的重要组件，其运行状态直接影响着相关工程机械的使用状况；在服役过程中，受到复杂外加载荷作用，滚子轴承内部滚子滚道接触带来的周期性交变应力作用可能会导致滚子或滚道材料出现早期疲劳剥离或掉块。而针对这种早期故障开展定量诊断，是进行滚动轴承服役剩余寿命预测和状态修的关键环节和前提所在。
2、现阶段轴承内部的故障诊断大多通过检测轴承温度、噪声或振动信号来开展。其中，轴承温度与轴承润滑状态、运行时间、转速和承载都息息相关，而由轴承内部故障引发的异常温升只有在故障呈现一定规模的轴承运用后期才会出现；而基于噪声信号的轴承故障诊断仅可以用于判断轴承是否发生故障，无法用于判断轴承故障位置及故障尺寸，同时噪声信号的采集会受到较大的环境因素干扰，噪声信号的分析对降噪和诊断算法效率和稳定性要求较高；现有的基于轴承振动加速度信号的轴承故障诊断大多可以通过一定的算法程序分析故障的特征频率信息，给出故障类型的判断，但依然无法给出对故障尺寸的准确诊断；小部分文献报道的基于振动信号的故障定量诊断方法仅能用于单一故障(仅外圈或内圈或滚子)情况下的识别，无法在多种故障存在时给出准确判断；
3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法。</p>2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，具体步骤如下：
4、步骤一、对滚动轴承进行故障分析，根据应变响应信号特征判断滚动轴承是否发生故障；
5、步骤二、根据外圈不同方位处应变响应特征判断滚动轴承内部故障位置；
6、步骤三、根据外圈应变信号突变特征确定滚动轴承内部故障尺寸。
7、作为本专利技术的一种优选实施方式，滚动轴承设置在轴承座内，所述轴承座内设置无故障内圈，所述无故障内圈与轴承座之间设置有无故障外圈，所述无故障外圈与无故障内圈、轴承座的圆心为一点，所述无故障外圈与无故障内圈之间间隙处设置有无故障滚子，所述无故障滚子分别与无故障外圈的内壁和无故障内圈的外壁相接，且无故障滚子在无故障外圈和无故障内圈之间空隙处滚动，所述轴承座靠近无故障外圈的一侧内壁设置有轴承座环形槽口；所述无故障外圈靠近轴承座的一侧外壁设置应变片。
8、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤一具体过程如下：
9、在轴承座内表面引入轴承座环形槽口，根据应变响应信号特征判断滚动轴承是否发生故障；当无故障滚子滚过无故障外圈和无故障内圈时，在滚动轴承外圈布置的应变片测试得到的应变响应呈圆滑连续趋势；当滚动轴承内部存在单一类型故障时，无故障滚子滚过故障外圈和无故障内圈、故障滚子滚过无故障外圈和无故障内圈、无故障滚子滚过无故障外圈和故障内圈，在滚动轴承外圈布置的应变片测试得到的应变响应在一个滚子通过周期内会出现瞬时先减小后增大的突变特征。
10、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤二具体过程如下：
11、根据外圈不同方位处应变响应特征判断滚动轴承内部故障位置；当承载区某一固定应变测点位置应变响应在每一个应变周期内都出现瞬时先减小后增大的突变特征时，说明滚动轴承内部故障位于外圈滚道面该测点方位处；
12、当承载区内每个应变测点位置应变响应按照滚子滚过顺序依次出现瞬时先减小后增大的突变特征时，说明滚动轴承内部故障位于滚子表面；
13、当承载区内每间隔一个应变测点位置应变响应出现瞬时先减小后增大的突变特征时，说明滚动轴承内部故障位于内圈滚道面；
14、当滚动轴承承载区不同方位处的应变测点测试到的应变信号呈现出上述三种突变特征叠加的形式时，三种应变响应突变特征的叠加并不会丢失其所包含的故障位置信息，故依然可依据每种故障的外圈不同方位处应变突变特征来清晰判断多种故障耦合时的具体故障位置。
15、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤三的具体步骤如下：
16、根据外圈应变信号突变特征确定滚动轴承内部故障尺寸；在包含瞬时先减小后增大的突变特征的应变信号中，可以读取得到故障通过时间δtδε；在按照步骤二依据不同方位处应变突变特征确定故障类型及位置后，即可通过外圈应变响应的突变持续时间即故障通过时间δtδε与滚子滚道间相对运动线速度δv(故障在外圈滚道和滚子时，δv为外圈滚道和滚子接触点的相对线速度；故障在内圈滚道时，δv为内圈滚道和滚子接触点的相对线速度)来确定滚动轴承内部故障周向尺寸w，即：w＝δvδtδε。
17、综上所述，本专利技术的优点包括：
18、1、本专利技术提出采用滚动轴承外圈应变信号来定量诊断滚子滚动轴承内部故障，滚动轴承外圈应变信号对环境噪声和振动具有鲁棒性，对滚动轴承内部弱故障敏感；
19、2、本专利技术提出采用滚动轴承外圈应变信号来定量诊断滚子滚动轴承内部故障，与传统振动噪声信号相比，滚动轴承外圈应变时序信号可以直接反映滚动轴承故障类型及尺寸，无需复杂的故障诊断算法；
20、3、本专利技术通过检测不同方位处的滚动轴承外圈应变响应特征，可以实现外圈、内圈、滚子故障耦合情况下的各种故障定量解耦识别。
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【技术保护点】
1.基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，滚动轴承设置在轴承座(6)内，所述轴承座(6)内设置无故障内圈(4)，所述无故障内圈(4)与轴承座(6)之间设置有无故障外圈(2)，所述无故障外圈(2)与无故障内圈(4)、轴承座(6)的圆心为一点，所述无故障外圈(2)与无故障内圈(4)之间间隙处设置有无故障滚子(3)，所述无故障滚子(3)分别与无故障外圈(2)的内壁和无故障内圈(4)的外壁相接，且无故障滚子(3)在无故障外圈(2)和无故障内圈(4)之间空隙处滚动，所述轴承座(6)靠近无故障外圈(2)的一侧内壁设置有轴承座环形槽口(5)；所述无故障外圈(2)靠近轴承座(6)的一侧外壁设置应变片(1)。
3.根据权利要求1所述的基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，步骤一具体过程如下：
4.根据权利要求1所述的基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，步骤二具体过程如下：
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p>5.根据权利要求1所述的基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，步骤三的具体步骤如下：...
【技术特征摘要】
1.基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于外圈应变响应特征的滚动轴承内部故障定量诊断方法，其特征在于，滚动轴承设置在轴承座(6)内，所述轴承座(6)内设置无故障内圈(4)，所述无故障内圈(4)与轴承座(6)之间设置有无故障外圈(2)，所述无故障外圈(2)与无故障内圈(4)、轴承座(6)的圆心为一点，所述无故障外圈(2)与无故障内圈(4)之间间隙处设置有无故障滚子(3)，所述无故障滚子(3)分别与无故障外圈(2)的内壁和无故障内圈(4)的外壁相接，且无故障滚子(3)在无...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯宇，王曦，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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