] 圖5滾動軸承振動性能變異率與時間階段的關(guān)系圖；
[0045] 圖6滾道損傷直徑與滾動軸承振動性能變異率的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0047] 根據(jù)近代統(tǒng)計學的數(shù)據(jù)穩(wěn)健化原理，數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性是數(shù)據(jù)分析的最基本條件之 一，數(shù)據(jù)越穩(wěn)健，獲得的檢測結(jié)果越可靠。因此，數(shù)據(jù)的穩(wěn)健化處理方法就顯得非常重要。 化ber Μ估計和中位數(shù)估計是近代統(tǒng)計學中數(shù)據(jù)穩(wěn)健化處理極小化極大原則下的兩種最優(yōu) 估計，化ber Μ估計可W反映總體數(shù)據(jù)勢態(tài)，具有臨界值，并W數(shù)據(jù)零為中屯、，是關(guān)于零中屯、 對稱的奇函數(shù)，實際工程技術(shù)問題很難滿足該條件，缺乏實用性，中位數(shù)估計只是一個穩(wěn)健 數(shù)據(jù)，可W反映數(shù)據(jù)位置特征，但不能反映總體數(shù)據(jù)勢態(tài)。因此本發(fā)明將兩種最優(yōu)估計進行 有機融合，優(yōu)勢互補，提出一種既能反映數(shù)據(jù)位置特征又能反映總體數(shù)據(jù)勢態(tài)的數(shù)據(jù)穩(wěn)健 化處理方法，用于評估滾動軸承振動數(shù)據(jù)的變異性，W檢測滾動軸承服役期間的性能退化 狀況。
[0048] 本發(fā)明的一種滾動軸承振動性能變異的檢測方法的實施例
[0049] 下面W溝道表面磨損引起滾動軸承振動加速度發(fā)生變異的情形為例進行說明，變 異根源具體到滾動軸承內(nèi)圈溝道損傷。本實施例中的實驗數(shù)據(jù)來自美國Case Western Reserve化iversity的軸承數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)站，該中屯、擁有一個專用的滾動軸承故障模擬實驗 臺。實驗臺由電動機、扭矩傳感器/譯碼器和功率測試計等組成。待檢測的SKF6205滾動軸承 支撐著電動機的回轉(zhuǎn)軸，用加速度傳感器測量滾動軸承振動加速度，單位為V。軸承轉(zhuǎn)速為 1797r/min，采樣頻率為12kHz，滾動軸承內(nèi)圈溝道損傷直徑di分別為di = 0mm，d2 = 0.1778mm，d3 = 0.53：Mmm和d4 = 0.7112mm; i為序號；i = 1,2,3，4。
[0050] 1.對服役期間滾動軸承在不同時間階段的振動進行測量，得到不同時間階段的滾 動軸承振動數(shù)據(jù)，構(gòu)成m個時間階段的數(shù)據(jù)序列，其中第i個時間階段的數(shù)據(jù)序列為Xi:
[0051] Xi= {xi(n)} ；n=l ,2, ··· ,Ν； i = l ,2, ··· ,m (1)
[0052] 式中，Xi為第i個時間階段的滾動軸承振動數(shù)據(jù)序列，i為時間階段序號，n為數(shù)據(jù) 序號，xi(n)為第i個時間階段的第η個數(shù)據(jù)，N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為時間階 段數(shù)。
[0053]本實施案例分別將 4 種損傷直徑 di = 0mm，d2 = 0.1778111111，(13 = 0.53：34111111和(14 = 0.7112mm下獲得的滾動軸承振動數(shù)據(jù)序列模擬為4個時間階段中獲得的滾動軸承振動數(shù)據(jù) 序列Xi，X2，X3和X4; i = 1，2，3，4; i為時間階段序號;時間階段數(shù)m = 4;每個振動數(shù)據(jù)序列有N = 1600個數(shù)據(jù)，所獲得的滾動軸承振動數(shù)據(jù)序列如圖1~圖4所示。
[0054] 2.獲得絕對值排序序列
[0055] 將滾動軸承振動數(shù)據(jù)取絕對值，按照從小到大的順序排序，得到絕對值排序序列 Yi：
[0056] Yi={yi(n)} ； 1 = 1,2, ???,m；n= 1,2,···, N (2)
[0057] 式中，Yi為絕對值排序序列，i為時間階段序號，η為數(shù)據(jù)序號，N為第i個時間階段 獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為時間階段數(shù)，yi (η)為絕對值排序序列中的第η個數(shù)據(jù)。
[0058] 3.根據(jù)統(tǒng)計學，找出絕對值排序序列中位數(shù)βι:
[0化9]
[0060] 式中，βι為絕對值排序序列中位數(shù)；i為時間階段序號;Ν為第i個時間階段獲得的 數(shù)據(jù)個數(shù);m為時間階段數(shù);yi(n)為絕對值排序序列中的第η個數(shù)據(jù);η為數(shù)據(jù)序號;n=l， 2，…，N; N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)。
[0061] 4.根據(jù)化ber Μ估計原理，獲得改進數(shù)據(jù)序列
[0062] 假設(shè)yi(b)和yi(e)分別是絕對值排序序列中的第b個數(shù)據(jù)和第e個數(shù)據(jù)，b和e為1， 2，…，N中的兩個數(shù)據(jù)，且yl(b)<βl，βl<yl(e);定義從小到大的順序yl(b)，…，βl的排序序 列為左序列；左序列的數(shù)據(jù)個數(shù)為m;yi(b)為左序列首數(shù)據(jù);定義從小到大的順序βι，···，7ι (e)的排序序列為右序列；右序列的數(shù)據(jù)個數(shù)為m;yi(e)為右序列尾數(shù)據(jù)。
[0063] 根據(jù) Huber Μ 估計原理，當 yi(n) <yi(b)時，用 yi(b)代替 yi(n);當 yi(n) >yi(e)時， 用yi(e)代替yi(n)。于是得到改進數(shù)據(jù)序列Ζι(ηι，Π2):
[0064] Zi(ni,n2) = {zi(n;ni,n2)} ;i = l，2,...,m;n = l,2,...,N (4)
[0065] 式中，Zi (ni，Π2)為改進數(shù)據(jù)序列，zi (η; ni，Π2)為改進數(shù)據(jù)序列的第η個數(shù)據(jù)，i為時 間階段序號，η為數(shù)據(jù)序號，N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為時間階段數(shù)，m為左序 列的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為右序列的數(shù)據(jù)個數(shù)。
[0066] 5.根據(jù)統(tǒng)計學，獲得改進數(shù)據(jù)序列平均值ru(m，n2):
[0067]
(巧
[0068] 式中，ru(ni，n2)為改進數(shù)據(jù)序列平均值，Zi(n;nl，n2)為改進數(shù)據(jù)序列的第n個數(shù) 據(jù)，i為時間階段序號，η為數(shù)據(jù)序號，N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為時間階段數(shù)， m為左序列的數(shù)據(jù)個數(shù)，m為右序列的數(shù)據(jù)個數(shù)。
[0069] 6.計算改進數(shù)據(jù)序列平均值與絕對值排序序列中位數(shù)的絕對差化(ηι，Π2):
[0070] Di(ni,n2)= |0i-ru(ni,n2) I = (6)
[0071] 式中，Di(m，n2)為改進數(shù)據(jù)序列平均值與絕對值排序序列中位數(shù)的絕對差，βι為 絕對值排序序列中位數(shù)，化(m，Π 2)為改進數(shù)據(jù)序列平均值，i為時間階段序號，m為時間階段 數(shù)，m為左序列的數(shù)據(jù)個數(shù)，Π 2為右序列的數(shù)據(jù)個數(shù)。
[0072] 7 .獲得局域本征區(qū)間比il，Ki2巧日總體本征區(qū)間比mini，Kmin2]
[0073] 根據(jù)近代統(tǒng)計學中位數(shù)的穩(wěn)健特點，N為偶數(shù)時取m=Π 2 = 1，2，…，N/2; N為奇數(shù)時 取m=n2=l，2,…，（N+1)/2;N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù);i為時間階段序號;m為左 序列的數(shù)據(jù)個數(shù);Π 2為右序列的數(shù)據(jù)個數(shù)。取不同的m和Π 2值，得到不同的改進數(shù)據(jù)序列平 均值與絕對值排序序列中位數(shù)的絕對差Di(m，n2)。根據(jù)近代統(tǒng)計學的數(shù)據(jù)穩(wěn)健性理論，對 于穩(wěn)健數(shù)據(jù)，顯著性水平為α = (m+m )/N=0~0.1，極限值為0.1。
[0074] 找到Di(m，n2)的最小值Dimin，Dimin所對應(yīng)的左序列首數(shù)據(jù)yi(b)和右序列尾數(shù)據(jù)yi (e)分別為Kil和Κι2;第i個時間階段的局域本征區(qū)間為[Κι1，Κι2];Κι1為局域本征區(qū)間下界 值;Κι2為局域本征區(qū)間上界值。由第i個時間階段的局域本征區(qū)間[Κι1，Κι2]，得到總體本征 區(qū)間比mini，Kmin2 ] ; Kminl是Kil的最小值，Kmin2是Ki2的最小值；i為時間階段序號；i = l，2,…，m; m為時間階段數(shù)。
[0075] 通過計算，本實施例中得到4個時間階段的局域本征區(qū)間和總體本征區(qū)間如表1所 示，相應(yīng)的顯著性水平為0.1。
[0076] 表 1
[0077]
[007引
[0079] 8.獲得變異率，根據(jù)變異率檢測滾動軸承振動性能的退化狀況。
[0080] 變異率為滾動軸承振動性能變異的評判指標，變異率越大，滾動軸承振動性能變 異越大，性能變得越差，性能退化越嚴重，失效得可能性越大。
[0081] 在第i個時間階段，若某個振動數(shù)據(jù)的絕對值不在總體本征區(qū)間比mini, Kmin2]內(nèi)，貝U 稱該振動數(shù)據(jù)為變異數(shù)據(jù);變異數(shù)據(jù)表示滾動軸承性能發(fā)生了變異，變異程度用變異率VI 表征：
[0082]
[0083] 式中，VI為滾動軸承振動性能變異率，nvi為第i個時間階段軸承振動數(shù)據(jù)絕對值不 在總體本征區(qū)間比mini，Kmin2 ]內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)，Kminl為總體本征區(qū)間下界值，Kmin2為總體本征 區(qū)間上界值，i為時間階段序號，m為時間階段數(shù)，N為第i個時間階段獲得的數(shù)據(jù)個數(shù)。
[0084] 本實施例中4個時間階段內(nèi)滾動軸承振動性能變異率的變化情況如圖5所示，4個 時間階