[发明专利]一种基于振动信号的主轴隔圈加工质量动态检测方法

权利要求书

1.一种基于振动信号的主轴隔圈加工质量动态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对于精密、高速主轴隔圈，先分别筛选出满足静态检测质量要求的内、外隔圈，并利用动平衡机挑选出一组满足动平衡要求的隔圈作为标准隔圈组；

2)将标准隔圈组安装在检测主轴中，使检测主轴在额定转速下运转，将采集到的主轴振动信号经小波降噪后进行时域和频域分析，得到时域指标和频域指标；

3)将检测隔圈组安装在同一检测主轴中，使检测主轴在额定转速下运转，将采集到的主轴振动信号经小波降噪后进行时域和频域分析，得到时域指标和频域指标，主轴振动信号经小波降噪后进行时域和频域分析过程和步骤2)的相应分析过程相同；

4)在计算比较器中分别计算检测隔圈组与标准隔圈组之间时域指标、频域指标的误差，根据主轴设计性能的要求，当所有的时域指标和频域指标误差都不大于给定允差时，即认为检测隔圈组加工质量动态性能检测合格；反之，则认为检测隔圈组不合格。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的主轴隔圈加工质量动态检测方法，其特征在于，所述的步骤1)筛选出满足静态检测质量要求的内、外隔圈的具体方法是：使用千分表检测内、外隔圈的尺寸公差和形位公差，凡符合图纸要求的即为满足静态检测质量要求；否则不满足静态检测质量要求。

3.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的主轴隔圈加工质量动态检测方法，其特征在于，所述的步骤2)主轴振动信号经小波降噪后进行时域/频域分析过程为：

含噪振动信号可表示为降噪后信号与噪声信号之和，即：

f(t)＝x(t)+n(t)(1)

其中，x(t)为降噪后的信号，n(t)噪声信号，

小波降噪过程分为小波变换、阈值处理和信号重构三步，信号f(t)的离散小波变换为：

Wfj,m=∫-∞∞f(t)ψj,m*(t)dt---(2)]]>

式中，Wf_j,m为小波系数，j表示分解层数，m＝0,1,2，…，2^j-1；ψ_j,m为小波函数，“*”表示共轭，

小波变换后，对小波系数进行阈值处理，此处使用阈值函数：

Wfj,m′=sgn(Wfj,m)(|Wfj,m|-λ/exp((|Wfj,m|-λ)/Wfj,m))|Wfj,m|≥λ0|Wfj,m|<λ---(3)]]>

式中，λ为阈值，sgn为符号函数，

于是，经阈值处理后，Wf_j,m变为Wf_j,m'，最后对Wf_j,m'进行信号重构：

x(t)=Σj,mWfj,m′ψj,m(t)---(4)]]>

式中，x(t)即为小波降噪后的信号，

信号降噪后再进行时域和频域分析，得到时域指标和频域指标，

时域分析得信号均值、峰值、方根幅值、均方根值、标准差和无量纲参数指标，由于不同的隔圈误差会在振动信号上反映出不同的振动强度和信号波动，此处为了反映信号强度和信号波动量，选取均方根值和标准差作为时域指标，

离散信号的均方根值x_rms和标准差x_std分别表示为：

xrms=Σn=1N[x(n)]2N---(5)]]>

xstd=Σn=1N[x(n)-xm]2N-1---(6)]]>

其中，N为信号x(t)长度，n＝0，1，2，…，N-1；x(n)和x(t)具有一一对应关系，t＝nΔt，Δt是采样间隔；x_m为信号均值，由公式(7)得出，

xm=Σn=1Nx(n)N---(7)]]>

频域分析得到振动信号频谱图，离散信号Fourier变化公式为

X(kNΔt)=Σn=0N-1x(nΔt)e-j2πkn/N,(n=0,1,2,...,N-1)---(8)]]>

式中：x(nΔt)是信号的采样值，k是频域离散值的序号，n是时域离散值的序号，

对信号x(t)进行频域分析后，在转频n₀/60Hz处有峰值谱线，设其幅值为W，选取此幅值为频域指标。