汽车主减速器轴承失效征兆早期识别的评价法

《汽车主减速器轴承失效征兆早期识别的评价法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第29卷第4期2009年12月振动、测试与诊断JournalofVibration。Measurement&DiagnosisV01．29No．4Dec．2009汽车主减速器轴承失效征兆早期识别的评价法宫燃周晓军张志刚杨富春(浙江大学现代制造工程研究所杭州，310027)摘要对汽车主减速器主齿轴承进行寿命预估，开展了主齿轴承失效的试验研究。为了对轴承失效征兆早期识别进行评价和判断，提出了运用模糊理论和Dempster—Shafer证据理论相结合的信息融合的评估方法，以处理信息的不确定性。试验中模拟汽车的运行状态，使用振动加速度传感器、噪声传感器

2、和红外温度传感器，对同一测试区内的多传感器进行分析融合。试验结果表明，从冗余的信息中可以得到轴承的运行状态隶属于单一的征兆之内，产生比单一信息源更精确、更完全的识别和判断，同时避免了未知先验概率的缺乏，又达到了失效征兆识别的目的。这说明证据理论与模糊推理相结合的信息融合方法在进行轴承失效试验时，对征兆早期识别具有更高的可信度和良好的早期故障识别能力。关键词模糊理论证据理论信息融合轴承失效早期识别中图分类号THl33．33TP206．3引言轴承作为汽车中最常用的通用零部件之一，它的运行是否正常涉及到整车的工况状态。特别是汽车主减速器内主齿轴承，它装配在齿

3、轮减速的前端，与传动轴转速一致，在汽车的运转过程中还承受着交变的振动和冲击，容易发生故障。轴承故障发生后，运行状态会逐渐恶化，直至瘫痪[1】，这就需要对轴承失效进行早期识别判断与评价。轴承的失效形式是多样的，一种故障原因也会表现出多种故障征兆。这种表象和成因之间具有模糊性[2．3]。因此，可以使用模糊模式识别法描述轴承的运行状态。对单一传感器来说，在轴承故障诊断中同一征兆域中很难区分多种故障。在自行研制的试验系统中，使用振动加速度传感器、声音传感器和红外温度传感器对轴承的状态进行监测，同时采用基于Dempster—Sharer(D—S)证据理论的信息融

4、合技术，处理由模糊性导致的不确定性，将系统中不同类型传感器所提供的测量信息加以分析、处理与综合，得到对轴承的运转情况全面而一致的估计。本文就是在试验的基础上，提出一种基于模糊集理论与D—S证据理论相结合的信息融合评价方法，利用多传感器提供的信息，来提高试验中轴承失效征兆早期识别的准确性。收稿日期：2008—04·23；修改稿收到日期：2008—07—04。1轴承失效征兆早期识别信息融合法1．1基于D—S证据理论的轴承运转状态的描述证据理论的论域称为识别框架。信度分配函数的含义是表示证据对识别框架的子集成立的支持程度m引。将D—S证据理论应用于多传感器信

5、息融合时，通过多传感器测试被诊断对象，每一传感器形成一个证据组，得出每一个传感器的待识别目标模式的信度函数分配。将同一辩识框架的多个不同的证据利用组合规则进行信息融合，根据融合之后所得到的信度分配函数的数值来确定哪个子集发生的可能性最大，从而确定当前的轴承状态。利用D—S证据理论知识，已知轴承在运转过程中有3种状态，构成状态识别的征兆域，即识别框架，记为：U一{U。，U。，U。}。其中：【，，为稳定运行状态；U。为过渡状态；U。为失效状态。其合法子集可以表示为{{U。)，{U。，U。}，{【，。}，{U2，U3}，{U。}}。1．2观测样本的隶属度为了

6、描述数据样本的重要程度或所属类别的不确定性，为数据样本z引入模糊隶属度函数产(z)，O≤户(z)≤l。∥(z)越大，说明z越重要，则数据样本z从属于模糊集合的程度就越大‘6。]。引发轴承失效的诱因很多，其经历是从稳定运万方数据振动、测试与诊断第29卷行发展到轻微破坏，最终严重失效的非线性渐变过程。在测量数据样本的过程中，样本对监测诊断的重要性也随着故障的发生和发展逐步增强，呈现出一种非线性关系[}引。所以隶属度函数不仅由传感器本身的工作特性及被测参数的特性而定，也应该与故障的发生和发展趋势相对应。这样选择隶属度函数的过渡带不该是线性过渡，而应选择非线性

7、的上凸型过渡。试验中，对稳定状态、过渡状态和失效状态可以分别采用降岭形分布、岭形分布和升岭形分布作为样本信号对应的模糊隶属函数。稳定状态、过渡状态和失效状态的隶属度函数可分别表示如下朐。(z)一flz≤口^j÷一÷sin意≥(z—T5aa+3anh掣净(1)触．(z)一f0痧半l11。：一4兀f5aB+3ac＼

8、虿一虿趴n—ac--—aBIz一——广JI3aB4+acz弋aB±2aC{，．等等

9、≤华【oz≤半(2)触。(z)一Ilz>口cI11。：。47rf．．5ac+3a8＼f虿十虿S