[发明专利]一种灌装生产线滚子轴承故障预测方法

说明书

本发明公开了一种灌装生产线滚子轴承故障预测方法。利用加速度计测量任一样本滚子轴承的振动信号，利用振动信号的幅值计算得到预测因子，进而计算得到四个退化状态函数；利用加速度计测量灌装生产线上待测滚子轴承的振动信号的幅值，得到待测滚子轴承的观测序列；计算待测滚子轴承状态概率函数，进而预测待测滚子轴承是否会出现故障。本发明可实现滚子轴承故障的准确预测，提高滚子轴承的工作稳定性，进而提升灌装生产线的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及了一种工件故障预测方法，尤其是涉及了一种灌装生产线滚子轴承故障预测方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，工业、民用等领域对各类油类、饮料等液态物质的需求量急剧增加。灌装生产线的广泛应用可以实现食品、医药、化工等领域的液态产品的批量生产和快速灌装，为满足工业和民用对液态产品的需求提供了重要的解决方案。作为灌装生产线的关键部件，滚子轴承广泛存在于加工、输送、装配、检验等环节，其健康状态和运行情况对于保证整个灌装生产线的稳定运行影响巨大。因此，为保证灌装生产线的正常运行，需要设计出一种精确、快速的滚子轴承故障预测方法，在准确判断滚子轴承健康状态的基础上，实现其故障的准确预测，从而为灌装生产线的稳定、可靠运行提供重要保证。

然而，目前对于灌装生产线滚子轴承的故障检测主要依赖于实时诊断，即通过实时监测滚子轴承的运行数据来判断其健康情况(即是否出现故障)，不仅缺乏对于滚子轴承工作状态的细致分析，而且不具备故障预测功能，因此不能对可能影响灌装生产线正常运行的问题进行超前排除，这降低了灌装生产线的运行安全性。因此，迫切需要设计出一种精度高、速度快的灌装生产线滚子轴承故障预测方法，进而提高灌装生产线的运行可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种灌装生产线滚子轴承故障预测方法，通过计算退化状态函数和状态概率函数，不仅可以在不同程度上描述滚子轴承的健康状态，而且可以实现滚子轴承故障的超前准确预测，进而提高灌装生产线的运行稳定性和可靠性。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)用加速度计测量任一样本滚子轴承全生命周期的振动信号，利用振动信号的幅值计算得到预测因子，进而计算得到四个退化状态函数；

样本滚子轴承是和灌装生产线上的待测滚子轴承同一类型且同一批次的滚子轴承。

2)用加速度计测量灌装生产线上的待测滚子轴承的振动信号，得到待测滚子轴承的观测序列；

3)计算待测滚子轴承在t时刻和t+1时刻的状态概率函数，进而预测待测滚子轴承的故障情况。

优选地，所述步骤1)和2)中用加速度计测量的是滚子轴承全生命周期的振动信号。

所述的步骤1)中的第一、第二、第三预测因子k₁、k₂、k₃采用以下公式计算：

其中，x_m为滚子轴承在第m个采样点处的振动信号的幅值，m＝1,…,400代表第m个采样点。

400采样点是在样本滚子轴承全生命周期等间隔采样获得。

所述的步骤1)中的四个退化状态函数S₁、S₂、S₃、S₄采用以下公式计算：

其中，S₁代表正常状态，S₂代表微小退化状态，S₃代表中等退化状态，S₄代表故障状态，k₁、k₂、k₃分别表示第一、第二、第三预测因子。