专利名称：一种滚动轴承性能变异的评估方法
技术领域：
本发明属于滚动轴承性能的失效分析与监视技术领域，涉及一种服役器件滚动轴承性能变异的评估方法。
背景技术：
长期以来，滚动轴承性能评估主要涉及疲劳寿命及其可靠性的统计分析，并以威布尔分布为基本假设。随着航天、航空、新能源、新材料、静音装备、高速与重载交通运输等领域的快速发展，对滚动轴承摩擦、磨损、振动、温升和运动精度等性能及其寿命与可靠度提出新要求，原因是很多轴承失效并非疲劳剥落，而是在疲劳之前出现的内部零件卡死、烧结、磨损、塑性变形、裂纹或断裂等。滚动轴承的失效通常都具有某种征兆并伴随一定的时间历程。在此时间历程中， 轴承振动、噪声、温升、摩擦力矩等性能的时间序列将表现异常。在随机过程理论中，时间序列有平稳过程和非平稳过程两种类型。对于良好运行的轴承而言，其性能的时间序列应当属于一个平稳过程，具有特定的趋势、概率分布和数值特征。如果轴承内部零件出现缺陷或润滑故障(例如卫星轴承的摩擦磨损，从正常磨损到剧烈磨损直至失效；再如直升机轴承的断/贫油，从断油到贫油直至失效)，其性能的时间序列将经历渐进变化、快速变化与剧烈变化3个演化阶段，属于比较严重的非平稳过程。在此过程中，时间序列的趋势、概率分布和数字特征均发生比较大的、动态的和非线性的未知变化。现有研究已经发现，属性的多样性和影响因素的复杂性等导致滚动轴承性能具有变化的非线性特征。从遗传学角度讲，应该有某个变异基因驱动着轴承性能时间序列发生变异，但目前尚未发现这个变异基因，因而难以从数学上统一抽象并揭示上述轴承性能时间序列3个演化阶段的内在机制，成为滚动轴承失效的实时评估和预测领域的科学技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚动轴承性能变异的评估方法，以解决滚动轴承失效程度的实时评估和预测领域的技术难题。为实现上述目的，本发明的一种滚动轴承性能变异的评估方法步骤如下
(1)在滚动轴承服役期间，通过测量系统采集数据，获得滚动轴承某一性能的时间序列数据；
(2)将得到的时间序列数据等分为G个时间段的子序列数据，其中
(3)采用坐标延迟重构法，重构G个时间段子序列数据的相空间，并分别得到相轨
迹；
(4)利用得到的相轨迹，建立任意两个相轨迹之间的模糊相似关系，并采用传递闭包法求出该两相轨迹之间的基于相空间的模糊等价关系，进而建立^个时间段相轨迹的模糊等价关系；
(5)由得到的模糊等价关系计算得到G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系均值~， 进而求得G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系均值Hg的均值，该最优模糊等价关系均值 Ug的均值为最优模糊等价关系测度u ；
(6)将求得的最优模糊等价关系测度 与第一阈值％和第二阈值&进行比对，其中 1> 0> 1>0 ’若
权利要求
1. 一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于，该方法的步骤如下(1)在滚动轴承服役期间，通过测量系统采集数据，获得滚动轴承某一性能的时间序列数据；(2)将得到的时间序列数据等分为G个时间段的子序列数据，其中(3)采用坐标延迟重构法，重构G个时间段子序列数据的相空间，并分别得到相轨迹；(4)利用得到的相轨迹，建立任意两个相轨迹之间的模糊相似关系，并采用传递闭包法求出该两相轨迹之间的基于相空间的模糊等价关系，进而建立^个时间段相轨迹的模糊等价关系；(5)由得到的模糊等价关系计算得到G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系均值~， 进而求得G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系均值Hg的均值，该最优模糊等价关系均值 Ug的均值为最优模糊等价关系测度u ；(6)将求得的最优模糊等价关系测度 与第一阈值％和第二阈值 进行比对，其中 1> 0> 1>0 ；若W 1 ,则表示轴承性能严重恶化，必须停止运行并更换轴承IfU1,则表示轴承性能开始恶化，必须严密监视，尽快维护或更换轴承；若W ,表示轴承性能正常
2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于，所述步骤 (1)中滚动轴承的某一性能是指摩擦、磨损、振动、温升或运动精度。
3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤(1)中滚动轴承性能χ的时间序列数据A' = (χ4%χ( %- -、 ),-、+χ(,));、》'=W, -(1)式中，ζ⑷为『时刻的数据，r为ζ的数据个数，r彡1200。
4.根据权利要求3所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤(2)中采用极大极小标准化法对G个时间段子序列数据进行标准化处理。
5.根据权利要求4所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤 (2)中将时间序列数据Z等分为G个时间段子序列数据，每个时间段子序列有#个数据， 其中第
6.根据权利要求5所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤(3 )中，先将第g个子序列&等分为JH个单元，每个单元有K个数据，形成一个矩阵 0g = [&(i,i)]Mxjr,i = U,--.,ili^ = l,2.,--.,r;g = l,2,--，G
7.根据权利要求6所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤 (4)中建立任意两个相轨迹和之间的模糊相似关系
8.根据权利要求7所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤 (5)中先定义分段模糊等价系数均值^^幼，r)的集合
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种滚动轴承性能变异的评估方法，其特征在于所述步骤(6)中第一阈值与第二阈值的取值是根据事先的模拟实验得到的。
全文摘要
本发明涉及一种滚动轴承性能变异的评估方法，在滚动轴承服役期间，通过测量系统采集数据，获得滚动轴承某一性能的时间序列并将其等分为G个时间段的子序列；用坐标延迟重构法重构G个时间段子序列的相空间，得到相轨迹；建立任意两个相轨迹之间的模糊相似关系，并采用传递闭包法求出该两相轨迹之间的基于相空间的模糊等价关系，并计算得到G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系，进而求得G个时间段相轨迹的最优模糊等价关系测度u；最后比对u和第一阈值u0、第二阈值u1的大小，评估出滚动轴承性能的变异状态。本发明的方法能够实时有效地评估服役期间滚动轴承性能是否出现异常及性能的失效程度，以便及时采取相应措施，避免恶性事故发生。
文档编号G01M13/04GK102252843SQ20111020538
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者夏新涛, 孙小超, 尹保健, 樊雎, 陈龙, 高磊磊 申请人:河南科技大学