申请/专利权人：北京化工大学

申请日：2024-01-12

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117874617A

主分类号：G06F18/241

分类号：G06F18/241;G01M13/04;G06F18/2131;G06F16/22

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：加工机床主传动轴承失稳周期的择优迭代式动态预测方法，属于轴承故障预测领域，其特征在于，以机床微处理器，用置于轴承座上方市售数字式的振动传感器测得振动频率、负载的频谱图和时域曲线，提出轴承共经历空载运行状态、欠负荷运行状态、额定负荷运行状态、超负荷运行状态以及踏入失稳状态共五类运行状态，既适用于新轴承上岗时利用失稳周期找到最优上岗轴承，也可以在运行过程中找到失稳时效最短的轴承，如此反复，能保证个体或成批轴承都能正常运行，同时提供三级分布式计算机网作为硬件平台。本发明与现有技术相比，对轴承故障具有成批超前预测功能。

主权项：1.加工机床主传动轴承失稳周期的择优迭代式动态预测方法，其特征在于，所述失稳周期是指待上岗轴承在加工机床上初试时，经历空载运行状态、欠负荷运行状态、额定负荷运行状态、超负荷运行状态，而踏入低频振荡起点即失稳状态终点时的总时长，称之为广义失稳周期，择优迭代是指所述待上岗轴承和经上次择优选择后上岗的轴承中择优选择失稳周期长者上岗，即选择轴承老化程度慢的上岗，所谓超负荷运行状态是指负载超过额定负荷的10％；本发明是在一个由位于终端的同类加工机床的微处理器、各类机床分用的分类主控制器以及车间的主控制器共同组成的、无线通信式的三级分布式计算机控制系统中依次按以下步骤实现的：步骤1，所述系统的构造，定义：轴承身份识别码组合用英文字母A表示；A＝{a1,a2,a3,a4,a5}，其中：a1：表示加工机床类别，a2：表示轴承初试日期，a3：表示轴承生产厂名，a4：表示轴承型号，a5：表示轴承序号；轴承在任何相邻两个运行状态转换的时间节点上各所述微处理器测得的特征参数码组合S，所述的转换时间节点表示后运行状态的起点，也是前一个运行状态的终点，前、后两个转换节点间的时长即前一个运行状态时长，组成了特征参数码组合S；S＝{s0,s1,s2,s3,s4}其中s0＝t0,w0,f0中t0表示空载初始时刻、w0表示轴承的转动频率、f0表示空载振幅，s1＝t1,w1,f1中t1表示欠负荷运行状态起始时刻、w1表示轴承的转动频率、f1表示振幅，s2＝t2,w2,f2中t2表示轴承额定负荷运行状态的起始时刻、w2表示轴承的转动频率、f2表示振幅，s3＝t3,w3,f3中t3表示轴承在超负荷运行状态下的起始时刻、w3表示轴承转动频率、f3表示轴承振幅，s4＝t4,w4,f4中t4表示轴承低频振荡的起始时刻、w4表示轴承转动频率、f4表示振幅；轴承失稳周期：T＝t4-t0，t0＝0，轴承失稳时限：T'＝t4-t2，如果轴承过度使用，就会从额定负荷运行状态直接踏入失稳运行状态的终点，即T”＝t4-t3，用于轴承运行中因外力而磨损严重由额定运行直接踏入失稳运行时段，表示还可继续运行的时长；步骤1.1，机床微处理器控制子系统，也称终端的构造，包括：所述机床微处理器、受控于所述机床微处理器主传动机构、受控于机床微处理器并且安装在机床主传动轴承座上方市售数字式的振动传感器，分别受控于所述机床微处理器的第一无线收发模块和机床数据库；步骤1.2，各类加工机床的分类主控制器子系统的构造，包括：所述分类主控制器、第二无线收发模块、以及分类数据库，其中：第二无线收发模块，与对应微处理器上的第一无线收发模块互连，从其输入主轴传动轴承的身份识别码组合A以及初试时的特征参数码组合S，分类数据库，在所述主控制器控制下，从所述第二无线收发模块输入前述模块接收的数码组合A和S；步骤1.3，车间主控制器子系统的构造：所述车间主控制器、第三、第四无线收发模块以及车间数据库，其中：第三无线收发模块，与所述车间主控制器输入端互连，从所述第二无线收发模块输入来自对应分类主控制器初试测定各轴承的初试失稳时长，车间主控制器，将收到的轴承身份识别码组合A0及特征参数识别码组合S0串接组成一个复合码组合后，构成一个所述加工机床主传动轴承的特征参数链，随着所述轴承失稳周期的到来时刻被替换为具有初试的失稳周期更长的轴承为止，第四无线收发模块，与所述车间主控制器输出端互连，分别受控于所述车间主控制和车间数据库；步骤2依次按以下步骤实现所述的加工机床主传动轴承失稳周期的择优迭代式动态预测方法：步骤2.1，在加工车间初建时，各机床微处理器通过所述市售数字式传感器对安装在各类型加工机床的主传动轴承进行包括空载运行状态、欠负荷运行状态、额定负荷运行状态、超负荷运行状态直到开始失稳在内的机床五种运行状态时刻进行初次测定，测量所得数据包括：在各个轴承相邻两个运行状态的转换时刻的转动频率，轴承的频谱图和负载的时域曲线，初次测试后，得到轴承身份识别码组合和轴承在各运行状态时刻依次转换时的特征参数数据链，包括：轴承转动频率、振动振幅以及转换时刻在内的三个特征参数，以表示各种运动状态在起始时刻的状态参数；步骤2.2，从步骤2.1的结果得到各对应的各类机床微控制器，从空载时刻开始，到低频振荡的起点，简称失稳周期，长者为好，它决定了生命周期的时限，是一个参变量；步骤2.3，在机床使用过程中，把开始进入失稳运行状态的轴承，实施脱岗维修时，对应的机床微处理器按步骤2.2～步骤2.3所述，对待上岗的新轴承单独进行初试，选择一个失稳周期更长者上岗，同时上传到分类主控制器；步骤2.4，所述分类主控制器收到步骤2.3上传的信息后，存入所述的分类数据库，并上传车间主控制器存档，步骤2.5，所述车间主控制器根据各分类主控制机上传的两个所述矩阵数据，得到各类轴承在初试时失稳周期的最短时间，以及在外力作用下该轴承发生剧烈振动时轴承的失稳时限，并计算其下降率，以此作为估计该轴承故障发展趋势的参变量。

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