CN106017927A - 一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，利用安装在轴承座承载区的振动冲击复合传感器和轴上的转速传感器进行转速跟踪采样，同步采集振动冲击复合传感器所测冲击信号或/和加速度信号，通过自适应方法提取冲击或/和振动信号中的滚子通过承载区的信息，识别滚子间距变化，并输出经分析决策后的轴承故障信息。本发明不仅适用于金属保持架轴承，也适用于非金属保持架轴承的故障诊断。该方法无须振动、冲击校准，适应性强，鲁棒性、准确率高，能识别保持架兜孔磨损超限、保持架窗梁折断未失、保持架窗梁折断失落和因保持架窗梁连续大量失落而发生的滚子乱序、保持架端圈断裂等故障，从而实现轴承保持架在线实时监测、故障诊断、预警。

Description

一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法

技术领域

本发明涉及一种轴承故障诊断方法，具体涉及一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法。

背景技术

保持架是轴承中的重要组成部分，主要作用是均匀地隔离各个滚子，使载荷平均分配，同时避免滚子之间的直接接触。按材质不同主要有低碳钢、不锈钢类保持架，胶木、塑料、尼龙类保持架，黄铜、青铜、铝合金类保持架等。

目前，对于保持架的故障诊断方法主要是利用识别保持架理论通过频率来判断故障，但由于保持架公转频率极低，位于频谱图上的最左端，容易被低频干扰所混淆，加上工程实际应用中数据长度的限制，使得分辨率较大，不易识别和发现此类故障。

此外，当前轨道交通等领域大量使用非金属保持架(如塑钢保持架)轴承取代金属保持架轴承，使得基于金属保持架故障或破碎物对金属外环、内环(或其挡边)碰撞或摩擦而发生冲击的故障检测技术几乎全部失效(如保持架理论通过频率法、杂质引起外弧谱法)，以致在非金属钢保持架发生严重故障(保持架兜孔磨损超限、保持架窗梁折断未失、保持架窗梁折断失落和轴承滚子因保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序、保持架端圈断裂)时均不能发现，进而导致机器强烈振动，危及相邻部件安全，甚至引发重大事故。因此，迫切需要发明一种既能识别金属保持架故障，又能识别非金属保持架故障的新技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，该方法不仅能够识别金属保持架故障，也能识别非金属保持架故障。

一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，利用安装在轴承座承载区的振动冲击复合传感器和轴上的转速传感器进行转速跟踪采样，同步采集振动冲击复合传感器所测冲击信号或/和加速度信号，通过自适应方法提取冲击或/和振动信号中的滚子通过承载区的信息，识别滚子间距变化，并输出经分析决策后的轴承故障信息。本发明不仅适用于金属保持架轴承，也适用于非金属保持架轴承的故障诊断。该方法无须振动、冲击校准，适应性强，鲁棒性、准确率高，能识别保持架兜孔磨损超限、保持架窗梁折断未失、保持架窗梁折断失落和因保持架窗梁连续大量失落而发生的滚子乱序、保持架端圈断裂等故障，从而实现轴承保持架在线实时监测、故障诊断、预警。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，包含以下步骤：

首先，利用安装在轴承座承载区的振动冲击复合传感器和轴上的转速传感器进行转速跟踪采样，然后，用检测诊断计算机同步采集振动冲击复合传感器所测冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)，最后，用安装在检测诊断计算机中识别轴承滚子通过承载区间距变化值编制的保持架故障诊断专家系统软件，识别保持架兜孔磨损超限、保持架窗梁折断未失、保持架窗梁折断失落和轴承滚子因保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序、保持架端圈断裂，从而实现轴承保持架故障在线实时监测、诊断、预警。

一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于：所述识别轴承滚子间距变化异常的方法是，在运转中，在保持架携带滚子逐个通过轴承承载区而轴承的内、外环和滚子没有故障时，因主要由单个滚子承受载荷而使轴承的外环产生应变应力而导致振动；当存在外环故障或杂质时，则主要因滚子逐个通过外环故障的突变应力而导致振动或/和冲击，通过所测冲击信号或/和振动加速度信号中含有的由滚子承受载荷而使轴承的外环产生应变应力信号(以下简称“滚子应力信号”，如果可以直接获取应力信号，则等效于振动加速度信号)，当保持架正常时，即各个滚子相互之间的间距只能在正常范围内抖动，则滚子应力信号中所反应的相邻2个滚子通过承载区的间隔L₀、允许的极限兜孔间隙dou、轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d的函数为：

Abs(L₀-L)<dou (1)

式中，Abs()为求取绝对值函数，L为滚子的平均间距：L＝D₀×π/Z；

则有识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

L₀>L+dou (2)

或L₀<L-dou (3)。

进一步的技术方案在于：识别轴承滚子间距变化异常的报警函数信号之方法为：

A，对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)按保留保持架信号最大整周期数点数Nb进行截取后，进行傅里叶变换，得到相应的冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)；

B，对冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)按保留自动搜索滚子应力信号频率fw对应谱号Pf、Pf左右1阶保外边频谱号Pb进行频域滤波(即保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb)，通过整周期时域回归(即傅里叶逆变换)，得到滚子应力信号XS(i)或/和XV(i)；

C，对滚子应力信号XS(i)或/和XV(i)，获取保持架滚子通过承载区间距变化值序列L(n)(单位为mm)，方法是：计算信号XS(i)或/和XV(i)的所有极大值点对应的样本序列号PS(n)(n的总长度等于保持架最大整周期数Y乘滚子数Z)，从而计算出各个滚子相继通过承载区域相邻滚子的间距变化值序列L(n)，其计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs(例如fs＝200fn)，采样点数N(例如N＝2048)，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，则有：

由于轴以转频fn转动，采样频率为fs(例如fs＝200fn)，则轴转动一周的采样点数为M＝fs/fn(例如M＝200)；而滚子应力信号频率fw＝(D₀-dcosα)*fn/(2D₀)，即滚子通过外环承载区的间距对应的采样点数DS为：

DS＝fs/fw＝fs/((D₀-dcosα)*fn/(2D₀))

DS所对应的滚子间距L＝D₀*π/Z

设实际相邻滚子间距对应的采样点数为x(n)＝PS(n)-PS(n-1)

$L\left(n\right)=\frac{Lx\left(n\right)}{Ds}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fnLx\left(n\right)}{fs2D_0}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fn\mathrm{\&pi;}x\left(n\right)}{2fsZ}---\left(4\right)$

D，单样本报警策略：

根据识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

根据式(2)L₀>L+dou或根据式(3)L₀<L-dou

则有报警函数为

L(n)>L+dou (5)

或L(n)<L-dou (6)

若样本存在最大整数个Y(例如Y＝4)的保持架周期，有X(<＝Y)个周期存在兜孔间隙超差信息，

则预警函数为：BJ＝(X-1)/Y>＝0.50(例如：Y＝4,X＝3,BJ＝0.50)，(例如：Y＝8,X＝5,BJ＝0.50)

则一级报警函数为：BJ＝(X-1)/Y>＝0.75(例如：Y＝4,X＝4,BJ＝0.75)，(例如：Y＝8,X＝7,BJ＝0.75)；

E，综合报警策略之一：若单样本报警策略发现预警，则连续监测L＝6次(包括当前单样本预警的样本)；若有M次单样本预警和N次单样本一级报警，

则综合预警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝0.5，(例如：L＝6,M＝2,N＝1,BJ＝0.50)

则综合一级报警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝5/6，(例如：L＝6,M＝2,N＝2,BJ＝5/6)

F，综合报警策略之二：若单样本报警策略发现一级报警，则连续监测L＝6次(包括当前单样本一级报警的样本)；若有M次单样本预警或一级报警，

则综合预警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝0.5，(例如：L＝6,M＝2,N＝1,BJ＝0.50)

则综合一级报警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝5/6，(例如：L＝6,M＝2,N＝2,BJ＝5/6)

进一步的技术方案在于：保持架最大整周期数Y及保留保持架信号最大整周期数点数N_max的计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs(如fs＝200fn或fs＝400fn，fn为转频)，采样点数N(如N＝4096)，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，计算保持架公转周期所包含点数Nb：

$Nb=\frac{2D_0}{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}\&times;\frac{fs}{fn}---\left(7\right)$

计算保持架最大整周期数Y＝fix(length(S(i))/Nb)或Y＝fix(length(V(i))/Nb)式中，fix表示向0方向取整(如fix(4.9)＝4，fix(4.1)＝4)；length表示取数据总点数；

保留保持架信号最大整周期数点数N_max的方法是：对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)进行截取前Y×Nb点，即N_max＝Y×Nb。

进一步的技术方案在于：滚子应力信号频率fw对应谱号Pf的自动搜索的方法如下：

输入跟踪采样频率fs(如fs＝200fn或fs＝400fn，fn为转频)，数据点数N_max(如N_max＝4000)，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，计算滚子应力信号频率f对应谱号Pf：

$Pf=round(\frac{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}{2D_0}\&times;Z\&times;\frac{fn{N}_{max}}{fs})---\left(8\right)$

式中round()表示四舍五入取整；

计算1阶保外谱号Pb：

$Pb=\frac{Pf}{Z}---\left(9\right)$

根据冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)，从谱号Pf-3到谱号Pf+3对应的信号频谱幅值Af(j)(j＝1,2……7)搜索最大值Pmax及对应谱号Pfmax，若Pfmax不等于Pf且Pmax*7/sum(Af(j))>2(其中sum表示求和)，则更新谱号Pf＝Pmax，否则不更新谱号Pf。

进一步的技术方案在于：整周期时域回归的方法如下：

整周期时域回归理论是为了精准识别傅里叶变换谱号而特别提出的一种信号处理方法，是指根据所需提取的特征频率对应的周期时间长度或周期点数，对原始待分析信号进行按保留最大整周期数截断处理，利用频域滤波，对频谱结构进行处理后(如剔除导致引入干扰的频率成分)利用逆傅里叶变换(相位信息保留不变)得到经过处理后的时域信号，达到提取或消除干扰信号的目的。

所述整周期时域回归具体方法是：按得到的自动搜索后的谱号Pf，重新计算1阶保外谱号Pb，同时计式(9)得到的保外谱号Pb为Pb₀，式(7)得到的保持架公转周期所包含点数Nb为Nb₀：

$Pb=round\left(\frac{Pf}{Z}\right)---\left(10\right)$

更新得到的保持架公转周期所包含点数Nb、保持架最大整周期数Y及保留保持架信号最大整周期数点数N_max：

$Nb={\mathrm{Nb}}_0\frac{{\mathrm{Pb}}_0}{Pb}---\left(11\right)$

重新计算保持架最大整周期数Y＝fix(length(S(i))/Nb)或Y＝fix(length(V(i))/Nb)

重新保留保持架信号最大整周期数点数N_max的方法是：对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)进行截取前Y×Nb点，即N_max＝Y×Nb。

进一步的技术方案在于：保留滚子应力信号频率fw对应谱号Pf、滚子应力信号频率f谱号Pf左右1阶保外谱号Pb进行频域滤波(即保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb)，其特征在于：正常情况下，轴承中所有滚子按频率fw等间距通过承载区，其频谱特征是频率fw或其对应谱号Pf，当某个滚子间隔出现异常时，会对频率fw进行频率调制(相位抖动)，调制频率即为保持架公转频率，即左右1阶保外谱号pb，故保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb等同于提取各滚子通过承载区间距变化特征。

进一步的技术方案在于：识别保持架兜孔磨损超限之方法，等同于兜孔间隙大于极限兜孔间隙dou的报警方法，识别保持架窗梁折断未失之方法，等同于折断窗梁处相邻2个滚子间隔增加至2倍dou，符合大于dou的报警方法，识别保持架窗梁折断失落和识别轴承滚子因保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序之方法，等同于部分滚子兜孔间隙大于极限兜孔间隙dou，识别保持架端圈断裂之方法，等同于断裂处的滚子允许更大的兜孔间隙，故保持架的此类故障均符合步骤2之报警方法。

一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，既能识别金属保持架故障，也能识别非金属保持架故障，其技术特征在于：本发明所利用方法为识别轴承滚子通过承载区间距变化，与保持架本身材质无关，只需滚子与轴承外环满足金属材质。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本发明所需信号源可用冲击，也可用振动，也包括同时利用冲击和振动，该方法无须振动、冲击校准，适应性强；

(2)所述方法中采用整周期回归理论，消除现场数据长度有限、非整周期造成频谱泄露及其与傅里叶频率分辨率之矛盾，可大大提高滚子应力信号谱号的精准性；

(3)所述方法中采用滚子应力信号频率fw谱号Pf的自动搜索的方法，允许实际采样过程的跟踪误差、轴承运转过程的局部打滑等外界干扰因素，方法具有较高鲁棒性；

(4)所述方法中采用单样本报警和综合报警相结合的策略，保证故障识别的准确率，有效减小误判。

附图说明

图1-1为识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法示意图；

图2-1为单根窗梁折断失落机械仿真模型；

图2-2为单根窗梁折断失落原始信号V(i)；

图2-3为按最大整周期截取后信号；

图2-4为整周期时域回归后滚子应力信号XV(i)；

图2-5为滚子通过承载区间距变化值L(n)及本发明方法识别结果；

图2-6为保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序原始信号V(i)；

图2-7为滚子通过承载区间距变化值L(n)及本发明方法识别结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

1、本实施例是利用机械仿真软件模拟行转速跟踪采样(如图2-1单根窗梁折断失落)，获取滚子通过外环应力信号，有效性等同于振动加速度信号V(i)如图2-2，其中fs＝400fn，N＝8000，允许的极限兜孔间隙dou＝3mm。

2、当保持架正常时，即各个滚子相互之间的间距只能在正常范围内抖动，则滚子应力信号中所反应的相邻2个滚子通过承载区的间隔L₀、允许的极限兜孔间隙dou、轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d的函数为：

Abs(L₀-L)<dou (1)

式中，Abs()为求取绝对值函数，L为滚子的平均间距：L＝D₀×π/Z；

则有识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

L₀>L+dou (2)

或L₀<L-dou (3)。

3、识别轴承滚子间距变化异常的报警函数信号之方法为：

A，按图1-1所示示意图，对所获取的振动加速度信号V(i)按保留保持架信号最大整周期数点数Nb进行截取后，进行傅里叶变换，得到相应的振动频谱FV(i)，如图2-3；

B，对振动频谱FV(i)按保留自动搜索滚子应力信号频率fw对应谱号Pf、Pf左右1阶保外边频谱号Pb进行频域滤波(即保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb)，通过整周期时域回归(即傅里叶逆变换)，得到滚子应力信号XV(i)，如图2-4；

C，对滚子应力信号XV(i)，获取保持架滚子通过承载区间距变化值序列L(n)(单位为mm)，方法是：计算信号XV(i)的所有极大值点对应的样本序列号PS(n)(n的总长度等于保持架最大整周期数Y乘滚子数Z)，从而计算出各个滚子相继通过承载区域相邻滚子的间距变化值序列L(n)，其计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs＝400fn，采样点数N＝8000，轴承的关键参数：轴承中径D₀＝227mm、滚子数Z＝15、滚子直径d＝34mm、接触角α＝0，则有：

由于轴以转频fn转动，采样频率fs＝400fn，则轴转动一周的采样点数为M＝fs/fn＝400；而滚子应力信号频率fw＝(D₀-dcosα)*fn/(2D₀)，即滚子通过外环承载区的间距对应的采样点数DS为：

DS＝fs/fw＝fs/((D₀-dcosα)*fn/(2D₀))

DS所对应的滚子间距L＝D₀*π/Z＝47.5428mm

设实际相邻滚子间距对应的采样点数为x(n)＝PS(n)-PS(n-1)

$L\left(n\right)=\frac{Lx\left(n\right)}{Ds}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fnLx\left(n\right)}{fs2D_0}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fn\mathrm{\&pi;}x\left(n\right)}{2fsZ}---\left(4\right),$

如图2-4；

D，单样本报警策略：

根据识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

根据式(2)L₀>L+dou或根据式(3)L₀<L-dou

则有报警函数为

L(n)>L+dou (5)

或L(n)<L-dou (6)

样本存在最大整数个Y＝8的保持架周期，有8个周期存在兜孔间隙超差信息，

则一级报警函数为：BJ＝(8-1)/8>＝7/8。

4、保持架最大整周期数Y及保留保持架信号最大整周期数点数N_max的计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs＝400fn，采样点数N＝8000，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，计算保持架公转周期所包含点数Nb：

$Nb=\frac{2D_0}{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}\&times;\frac{fs}{fn}=941---\left(7\right)$

计算保持架最大整周期数Y＝fix(length(V(i))/Nb)＝fix(8000/941)＝8；

式中，fix表示向0方向取整(如fix(4.9)＝4，fix(4.1)＝4)；length表示取数据总点数。

保留保持架信号最大整周期数点数N_max的方法是：对所获取的振动加速度信号V(i)进行截取前Y×Nb点，即N_max＝Y×Nb＝7528。

5、滚子应力信号频率fw对应谱号Pf的自动搜索的方法如下：

$Pf=round(\frac{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}{2D_0}\&times;Z\&times;\frac{fn{N}_{max}}{fs})=120---\left(8\right)$

式中round()表示四舍五入取整；

计算1阶保外谱号P_b：

$Pb=\frac{Pf}{Z}=8---\left(9\right)$

根据振动频谱FV(i)，从谱号Pf-3到谱号Pf+3对应的信号频谱幅值Af(j)(j＝1,2……7)搜索最大值Pmax及对应谱号Pfmax，若Pfmax不等于Pf且Pmax*7/sum(Af(j))>2(其中sum表示求和)，则更新谱号Pf＝Pmax，否则不更新谱号Pf，本实例中Pf＝Pmax，不更新。

综上所述，步骤(3)得到滚子通过承载区间距变化值L(n)如图2-5所示，按照允许dou＝3mm计算，样本存在最大整数个Y＝8的保持架周期，有8个周期存在兜孔间隙超差信息，则报警函数为：BJ＝(8-1)/8＝0.875，输出一级报警。

图2-6为机械仿真轴承滚子因保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序原始信号，图2-7本发明方法识别结果，样本存在整数个Y＝8的保持架周期，有8个周期存在兜孔间隙超差信息，则报警函数为：BJ＝(8-1)/8＝0.875，输出一级报警。

Claims (7)

1.一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，利用安装在轴承座承载区的振动冲击复合传感器和轴上的转速传感器进行转速跟踪采样，然后，用检测诊断计算机同步采集振动冲击复合传感器所测冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)，最后，用安装在检测诊断计算机中识别轴承滚子通过承载区间距变化值编制的保持架故障诊断专家系统软件，识别保持架兜孔磨损超限、保持架窗梁折断未失、保持架窗梁折断失落和轴承滚子因保持架窗梁连续大量失落而发生的乱序、保持架端圈断裂，从而实现轴承保持架故障在线实时监测、诊断、预警。

2.根据权利要求1所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，所述识别轴承滚子间距变化异常的方法是，在运转中，在保持架携带滚子逐个通过轴承承载区而轴承的内、外环和滚子没有故障时，因主要由单个滚子承受载荷而使轴承的外环产生应变应力进而导致振动；当存在外环故障或杂质时，则主要因滚子逐个通过外环故障的突变应力而导致振动或/和冲击，通过权利要求1所测冲击信号或/和振动加速度信号中含有的由滚子承受载荷而使轴承的外环产生应变应力信号，当保持架正常时，即各个滚子相互之间的间距只能在正常范围内抖动，则滚子应力信号中所反应的相邻2个滚子通过承载区的间隔L₀、允许的极限兜孔间隙dou、轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d的函数为：

Abs(L₀-L)<dou (1)

式中，Abs()为求取绝对值函数，L为滚子的平均间距：L＝D₀×π/Z；

则有识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

L₀>L+dou (2)

或L₀<L-dou (3)。

3.根据权利要求2所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，识别轴承滚子间距变化异常的报警函数的信号之方法为：

A，对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)按保留保持架信号最大整周期数点数Nb进行截取后，进行傅里叶变换，得到相应的冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)；

B，对冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)按保留自动搜索滚子应力信号频率fw对应谱号Pf、Pf左右1阶保外边频谱号Pb进行频域滤波，通过整周期时域回归，得到滚子应力信号XS(i)或/和XV(i)；

C，对滚子应力信号XS(i)或/和XV(i)，获取保持架滚子通过承载区间距变化值序列L(n)，单位为mm，方法是：计算信号XS(i)或/和XV(i)的所有极大值点对应的样本序列号PS(n)，n的总长度等于保持架最大整周期数Y乘滚子数Z，从而计算出各个滚子相继通过承载区域相邻滚子的间距变化值序列L(n)，其计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs，采样点数N，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，则有：

由于轴以转频fn转动，采样频率为fs，则轴转动一周的采样点数为M＝fs/fn；而滚子应力信号频率fw＝(D₀-dcosα)*fn/(2D0)，即滚子通过外环承载区的间距对应的采样点数DS为：

DS＝fs/fw＝fs/((D0-dcosα)*fn/(2D₀))

DS所对应的滚子间距L＝D₀*π/Z

设实际相邻滚子间距对应的采样点数为x(n)＝PS(n)-PS(n-1)

$L\left(n\right)=\frac{Lx\left(n\right)}{Ds}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fnLx\left(n\right)}{fs2D_0}=\frac{(D_0-dcos\mathrm{\&alpha;})fn\mathrm{\&pi;}x\left(n\right)}{2fsZ}---\left(4\right)$

D，单样本报警策略：

根据识别轴承滚子间距变化异常的报警函数为：

根据式(2)L₀>L+dou或根据式(3)L₀<L-dou

则有报警函数为

L(n)>L+dou (5)

或L(n)<L-dou (6)

若样本存在最大整数个Y的保持架周期，有X个周期存在兜孔间隙超差信息，X<＝Y，

则预警函数为：BJ＝(X-1)/Y>＝0.50，

则一级报警函数为：BJ＝(X-1)/Y>＝0.75；

E，综合报警策略之一：若单样本报警策略发现预警，则连续监测L＝6次；若有M次单样本预警和N次单样本一级报警，

则综合预警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝0.5，

则综合一级报警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝5/6，

F，综合报警策略之二：若单样本报警策略发现一级报警，则连续监测L＝6次；若有M次单样本预警或一级报警，

则综合预警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝0.5，

则综合一级报警函数为：

BJ＝((M-1)+2N)/L>＝5/6。

4.根据权利要求1或3所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，保持架最大整周期数Y及保留保持架信号最大整周期数点数N_max的计算方法如下：

根据输入跟踪采样频率fs，采样点数N，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，计算保持架公转周期所包含点数Nb：

$Nb=\frac{2D_0}{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}\&times;\frac{fs}{fn}---\left(7\right)$

计算保持架最大整周期数Y＝fix(length(S(i))/Nb)或Y＝fix(length(V(i))/Nb)

式中，fix表示向0方向取整；length表示取数据总点数；

保留保持架信号最大整周期数点数N_max的方法是：对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)进行截取前Y×Nb点，即N_max＝Y×Nb。

5.根据权利要求1或3所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，滚子应力信号频率fw对应谱号Pf的自动搜索的方法如下：

输入跟踪采样频率fs，最大整周期数点数N_max，轴承的关键参数：轴承中径D₀、滚子数Z、滚子直径d、接触角α，计算滚子应力信号频率fw对应谱号Pf：

$Pf=round(\frac{D_0-dcos\mathrm{\&alpha;}}{2D_0}\&times;Z\&times;\frac{fn{N}_{max}}{fs})---\left(8\right)$

式中round()表示四舍五入取整；

计算1阶保外谱号Pb：

$Pb=\frac{Pf}{Z}---\left(9\right)$

根据冲击频谱FS(i)或/和振动频谱FV(i)，从谱号Pf-3到谱号Pf+3对应的信号频谱幅值Af(j)(j＝1,2……7)搜索最大值Pmax及对应谱号Pfmax，若Pfmax不等于Pf且Pmax*7/sum(Af(j))>2，其中sum表示求和，则更新谱号Pf＝Pmax，否则不更新谱号Pf。

6.根据权利要求1或3所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，其特征在于，整周期时域回归的方法如下：

整周期时域回归理论是为了精准识别傅里叶变换谱号而特别提出的一种信号处理方法，是指根据所需提取的特征频率对应的周期时间长度或周期点数，对原始待分析信号进行按保留最大整周期数截断处理，利用频域滤波，对频谱结构进行处理后利用逆傅里叶变换得到经过处理后的时域信号，达到提取或消除干扰信号的目的；

所述整周期时域回归具体方法是：按得到的自动搜索后的谱号Pf，重新计算1阶保外谱号Pb，同时计式(9)得到的保外谱号Pb为Pb₀，式(7)得到的保持架公转周期所包含点数Nb为Nb₀：

$Pb=round\left(\frac{Pf}{Z}\right)---\left(10\right)$

更新得到的保持架公转周期所包含点数Nb、保持架最大整周期数Y及保留保持架信号最大整周期数点数N_max：

$Nb={\mathrm{Nb}}_0\frac{{\mathrm{Pb}}_0}{Pb}---\left(11\right)$

重新计算保持架最大整周期数Y＝fix(length(S(i))/Nb)或Y＝fix(length(V(i))/Nb)

重新保留保持架信号最大整周期数点数N_max的方法是：对所获取的冲击信号S(i)或/和振动加速度信号V(i)进行截取前Y×Nb点，即N_max＝Y×Nb。

7.根据权利要求1或3所述的一种识别轴承滚子间距变化的保持架故障诊断方法，保留滚子应力信号频率fw对应谱号Pf、滚子应力信号频率fw谱号Pf左右1阶保外谱号Pb进行频域滤波，即保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb，其特征在于，正常情况下，轴承中所有滚子按频率fw等间距通过承载区，其频谱特征是频率fw或其对应谱号Pf，当某个滚子间隔出现异常时，会对频率fw进行频率调制，调制频率即为保持架公转频率，即左右1阶保外谱号Pb，故保留谱号Pf、Pf-Pb和Pf+Pb等同于提取各滚子通过承载区间距变化特征。