[发明专利]一种滚动轴承早期损伤状态的振动监测方法

说明书

本发明公开了一种滚动轴承早期损伤状态的振动监测方法，将滚动轴承承载区的早期损伤划分为外圈损伤、内圈损伤和滚动体损伤，模拟这3种早期损伤状态并采集相应的振动信号；利用小波消噪方法对振动信号消噪处理，提取消噪后信号的振动烈度、振动峰值、振动峭度3个时域特征；根据3个时域特征构造滚动轴承早期损伤状态的标准特征向量，采集滚动轴承实际运行状态下的振动信号并构造滚动轴承早期损伤状态的实时特征向量，并与标准特征向量进行对比，判断滚动轴承是否出现早期损伤状态。本发明的计算公式简单，算法易于实现，实时性强、准确率高、易操作，可快速准确地判断滚动轴承是否出现早期损伤，为轴承及设备的安全运行提供保障。

技术领域

本发明属于机械设备状态监测技术领域，尤其涉及一种滚动轴承早期损伤状态的振动监测方法。

背景技术

滚动轴承广泛应用于电力、冶金、石化、交通运输等多个领域的机械设备中，具有运行精度高、摩擦系数小、易于润滑、便于装配、可大批量制造等优点。滚动轴承对机械设备的稳定、安全、可靠起着非常重要的作用，对其损伤状态，特别是早期损伤状态进行监测与分析，可有效减少设备发生故障的概率，这对提高企业生产效率，保证生产安全具有重大意义。目前，国内外对滚动轴承损伤状态的监测方法主要是利用轴承的振动信号进行分析，通过振动信号对滚动轴承的损伤类型及原因做出识别与判断。经长期实践表明，这种状态监测方式具有一定的实用价值，但由于滚动轴承早期损伤故障振动信号携带的特征信息微弱，传统的利用振动信号进行分析的方法难以有效监测轴承早期损伤状态，只能在滚动轴承损伤程度进一步加剧时，才能发现轴承健康状况出现异常。也就是说，蕴含在轴承早期损伤振动信号中的特征信息没有被有效提取，轴承早期损伤状态没有准确及时的监测到，而这有可能导致滚动轴承完全失效甚至整台设备报废。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种滚动轴承早期损伤状态的振动监测方法，通过设计恰当合理的消噪滤波器，消除原始振动信号的干扰噪声，然后计算消噪信号的3个时域统计量，提取早期损伤振动信号的敏感特征，进而构造早期损伤状态的标准特征向量，并与新的状态特征向量进行对比，实现对滚动轴承早期损伤状态的有效监测和设备故障的提前预警。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种滚动轴承早期损伤状态的振动监测方法，该方法包括以下步骤：

(1)将滚动轴承承载区的早期损伤划分为外圈损伤、内圈损伤和滚动体损伤，模拟滚动轴承的这3种早期损伤状态，并通过安装在滚动轴承座上方的振动加速度传感器采集相应的振动信号，形成滚动轴承早期损伤状态的原始振动信号s(n)；

(2)采用小波消噪方法对采集的原始振动信号s(n)进行处理，得到消噪信号x(n)；

(3)对消噪信号x(n)计算振动烈度T₁、振动峰值T₂、振动峭度T₃3个时域特征；

(4)使用T₁、T₂、T₃ 3个时域特征构造滚动轴承早期损伤状态标准特征向量F，构造过程为：

将外圈损伤、内圈损伤、滚动体损伤3种早期损伤状态的振动信号分别进行处理，得到3个对应的损伤状态特征向量T¹、T²、T³：

构造滚动轴承早期损伤状态标准特征向量F，

F＝[F₁,F₂,F₃]，

其中，