CN107843426A - 轴承剩余寿命的监测方法及监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种轴承剩余寿命的监测方法及监测装置，其中监测方法包括：在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定所述缺陷的大小；根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定所述轴承的失效模式，以及在所述失效模式下所述缺陷的扩展速率和失效值，所述失效值为所述轴承失效时所述缺陷能够达到的最大值；基于所述缺陷的大小、所述扩展速率以及所述失效值，获得所述轴承剩余寿命。本方案能够判断轴承的剩余使用寿命，以便维护人员提前安排维护计划和应对措施。

Description

轴承剩余寿命的监测方法及监测装置
技术领域
本发明涉及轴承领域，具体涉及一种轴承剩余寿命的监测方法及监测装置。
背景技术
轴承是机械领域不可或缺的重要位置，其运行状况直接影响到轴承服役系统(即轴承所在机械设备)的性能。因此，在轴承运行时，需要对轴承的状态进行监测，并在轴承出现异常时报警。
现有监测滚动轴承的状态是否出现异常的方法包括：第一种，通过采集轴承温度来判断轴承状态是否异常，在轴承温度达到设定阈值时，认定轴承的状态异常，并进行报警；第二种，通过采集轴承的振动参数，包括振动的幅值和频率等来判断轴承状态是否异常，在振动参数超过设定阈值时，认定轴承的状态异常，并进行报警。
上述方法的缺点在于：
对于第一种方法，当轴承温度达到设定阈值时，此时轴承的异常状态通常已处于轴承缺陷发展的末期，换言之，轴承已接近或已处于失效状态，导致维护人员无法依靠此方法来事先安排维护计划和应对措施。
对于第二种方法，由于振动对轴承缺陷的敏感度要高于温度，因此该方法能够在轴承缺陷产生的早期判断出轴承的异常。但是，该方法难以判断轴承的剩余使用寿命，因此维护人员也无法依靠此方法来提前安排维护计划和应对措施。
发明内容
本发明解决的问题是现有监测轴承状态的方法无法判断轴承的剩余使用寿命，导致维护人员无法提前安排维护计划和应对措施。
为解决上述问题，本发明提供一种轴承剩余寿命的监测方法，包括：在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定所述缺陷的大小；根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定所述轴承的失效模式，以及在所述失效模式下所述缺陷的扩展速率和失效值，所述失效值为所述轴承失效时所述缺陷能够达到的最大值；基于所述缺陷的大小、所述扩展速率以及所述失效值，获得所述轴承剩余寿命。
可选的，所述确定轴承的缺陷所在的位置包括：获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；对所述振动信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
可选的，所述确定轴承的缺陷所在的位置包括：获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；对所述声发射信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
可选的，所述确定所述缺陷的大小包括：确定所述轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；确定所述滚动体经过所述缺陷所需的时间；根据所述相对转速以及所述时间，计算得到所述缺陷的大小。
可选的，所述确定所述滚动体经过缺陷所需的时间包括：获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；对所述振动信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
可选的，所述确定所述滚动体经过缺陷所需的时间包括：获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；对所述声发射信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
可选的，在确定所述轴承的缺陷所在位置，以及缺陷大小之前，还包括判断所述轴承是否存在缺陷：在所述运行过程中，获取所述轴承的运行参数值，轴承的运行参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；所述运行参数值的一个或多个发生异常时，判定所述轴承存在缺陷。
可选的，在获取所述轴承的运行参数值之前，还包括：对所述轴承的运行参数值进行检测。
可选的，还包括诊断所述运行参数值是否发生异常：获取所述运行参数的标准值；将所述运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在所述差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
可选的，当所述轴承不存在缺陷时：确定所述轴承的载荷；根据所述载荷，以及所述轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。
可选的，所述确定所述轴承的载荷包括：确定所述轴承在所述运行过程中受到的等效载荷，将所述等效载荷作为所述载荷。
可选的，所述确定所述轴承的载荷包括：确定所述轴承在所述运行过程中受到的实时载荷，将所述实时载荷作为所述载荷。
本发明还一种轴承剩余寿命的监测装置，包括：缺陷确定单元，用于在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定所述缺陷的大小；失效确定单元，用于根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定所述轴承的失效模式，以及在所述失效模式下所述缺陷的扩展速率和失效值，所述失效值为所述轴承失效时所述缺陷能够达到的最大值；第一计算单元，用于基于所述缺陷确定单元确定的所述缺陷的大小、所述失效确定单元确定的所述扩展速率以及所述失效值，获得所述轴承剩余寿命。
可选的，所述缺陷确定单元包括：振动获取模块，用于获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；振动分析模块，用于对所述振动获取模块获取的所述振动信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
可选的，所述缺陷确定单元包括：声波获取模块，用于获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；声波分析模块，用于对所述声波获取模块获取的所述声发射信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
可选的，所述缺陷确定单元还包括：转速确定模块，用于确定所述轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；用时确定模块，用于确定所述滚动体经过所述缺陷所需的时间；计算模块，用于基于所述转速确定模块确定的相对转速，以及所述用时确定模块确定的所述时间，计算得到所述缺陷的大小。
可选的，所述用时确定模块包括：第一获取子模块，用于获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；第一分析子模块，用于对第一获取子模块获取的所述振动信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
可选的，所述用时确定模块包括：第二获取子模块，用于获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；第二分析子模块，用于对所述第二获取子模块获取的所述声发射信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
可选的，还包括缺陷判断单元，用于判断所述轴承是否存在缺陷；所述缺陷判断单元包括：参数获取模块，用于在所述轴承的运行过程中，获取所述轴承的运行参数值，所述参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；判定模块，用于在所述参数获取模块获取的所述运行参数值的一个或多个发生异常时，判定所述轴承存在缺陷。
可选的，还包括检测单元，用于在获取所述轴承的运行参数值之前，对所述轴承的运行参数值进行检测。
可选的，所述缺陷判断单元还包括：标准获取模块，用于获取所述运行参数的标准值；所述判定模块还用于：将所述标准获取模块获取的所述轴承的运行过程中获取的所述轴承的运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在所述差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
可选的，还包括：载荷确定单元，用于当所述轴承不存在缺陷时，确定所述轴承的载荷；第二计算单元，用于根据所述载荷确定单元确定所述载荷，以及所述轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。
可选的，所述载荷确定单元还用于：确定所述轴承在所述运行过程中受到的等效载荷，将所述等效载荷作为所述载荷。
可选的，所述载荷确定单元还用于：确定所述轴承在所述运行过程中受到的实时载荷，将所述实时载荷作为所述载荷。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在轴承运行过程中，如果轴承存在缺陷，基于缺陷的位置确定缺陷的大小，并根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定轴承的失效模式、失效值以及所述缺陷的扩展速率，最后根据所述缺陷的大小、扩展速率和失效值来计算得到轴承的剩余寿命。由此，维护人员可以根据监测得到的轴承的剩余寿命来提前安排维护计划和应对措施，提高轴承服役系统运行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的监测方法的原理图；
图2是本发明实施例的监测方法的流程图；
图3是本发明实施例的监测装置的原理图；
图4是本发明实施例的变形例中监测装置的原理图。
具体实施方法
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明提供一种轴承剩余寿命的监测方法，参照图1所示，该监测方法包括以下步骤：
S10：在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定缺陷的大小；
S20：根据缺陷所在的位置和设定条件，确定在运行过程所处的工况下，轴承的失效模式，以及在失效模式下缺陷的扩展速率和失效值，失效值为轴承失效时缺陷能够达到的最大值；
S30：基于缺陷的大小、扩展速率以及失效值，获得轴承剩余寿命。
需要注意，本实施例中的轴承一般指滚动轴承。对于滚动轴承而言，在轴承运行的过程中，最有可能出现缺陷的位置就是轴承内部滚动接触的滚动表面，包括轴承的内圈的滚道、外圈的滚道、滚动体以及保持架。因此，缺陷所在的位置一般包括：内圈、外圈、滚动体和保持架。本实施例中，主要以缺陷发生于内圈、外圈时为例，阐述轴承的剩余寿命的确定方法。
设定条件，一般指行业中积累的经验。在实际中，一般而言，缺陷的位置一旦确定，对照行业经验积累获得的数据，可以推得失效模式，然后得到该失效模式下缺陷的扩展速率和失效值。失效模式的种类包括：接触疲劳时效、磨损失效、断裂失效、塑性变形失效、腐蚀失效等。
失效模式不同，缺陷的扩展速率可能不同，轴承能够承受的缺陷的失效值，即缺陷的最大值也不同。实际中，在具体的失效模式下，可以根据业内积累的经验数据得到缺陷的扩展速率以及缺陷的失效值。例如，在接触疲失效模式下，当缺陷的面积达到接触面积5％至6％时，认为轴承失效，此时的缺陷面积即为失效值。
当缺陷的大小确定、扩展速率以及失效值确定，则可以计算出缺陷扩展至失效值所需要的时间。然后，根据轴承的转速以及缺陷扩展至失效值所需的时间，算出轴承剩余能够运转的圈数，从而得到轴承的剩余寿命。或者，也可以直接以缺陷扩展至失效值所需要的时间为依据，来衡量轴承的剩余寿命。
由此可见，本方案中，在轴承运行过程中，在轴承存在缺陷的情况下，基于缺陷的位置确定缺陷的大小，并根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定轴承的失效模式、失效值以及所述缺陷的扩展速率，最后根据所述缺陷的大小、扩展速率和失效值来计算得到轴承的剩余寿命。由此，维护人员可以根据监测得到的轴承的剩余寿命来提前安排维护计划和应对措施，提高轴承服役系统运行的安全性。
下面对步骤S10至S30作详细的阐述。
步骤S10：在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定缺陷的大小。
(1)确定轴承的缺陷所在的位置。
该步骤中，缺陷所在的位置可以通过振动分析法、声发射分析法，或者其他方法获取。本实施例中以振动分析法和声发射分析法为例，介绍缺陷位置获取的方式。
在振动分析法中，首先，获取轴承的振动信号，振动信号包含轴承的振动频率和幅值；然后，对振动信号进行频域分析，以确定缺陷所在的位置。
在声发射分析法中，首先，获取轴承的声发射信号，声发射信号包含轴承产生的声波的频率和幅值；然后，对声发射信号进行频域分析，以确定缺陷所在的位置。
对于振动分析法还是声发射分析法而言，初始获得的振动信号或声发射信号一般为时域信号，体现的是振动或声波的幅值关于时间的变化状态。为了确定缺陷的位置，需要把时域信号转化为振动频谱或者声发射频谱，根据转化后的频谱来分析故障频率：如果某个部件的特征频率与故障频率接近，则该部件出现缺陷。(请发明人确认本段描述是否准确)
由于振动分析法、声发射分析法用于分析轴承缺陷的位置已经是本领域中比较成熟的技术，在此不作过多阐述。
(2)确定缺陷的大小。缺陷大小的确定可以通过以下步骤S11至S13进行。
S11：确定轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；
S12：确定滚动体经过缺陷所需的时间；
S13：根据相对转速以及时间，计算得到缺陷的大小。
在步骤S11中，在确定所述相对转速时，一是要确定滚动体的公转转速，即滚动体围绕轴承的中心轴转动的速度，二是要确定缺陷所在部件的转速，例如内圈、外圈的转速。然后根据滚动体的转速、缺陷所在部件的转速来确定滚动体和缺陷所在部件之间的相对转速。
在步骤S12中，滚动体经过缺陷所需的时间，可以通过振动分析法、声发射分析法或者其他分析方法来确定。
在振动分析法中，首先，获取轴承的振动信号，振动信号包含轴承的振动频率和幅值；然后，对振动信号进行时域分析，确定滚动体经过缺陷所需的时间，时间为滚动体到达缺陷的时刻与脱离缺陷的时刻的时间间隔。
如前所述，初始获得的振动信号为时域信号，即振动的幅值关于时间的分布。对该时域信号进行时域分析。当滚动体未经过缺陷区时，振动的时域信号基本呈规律变化的状态；当滚动体经过缺陷区时，时域信号会出现突变。反过来说，时域信号发生突变的这个时间段内，滚动体经过的部位存在缺陷的。那么，该时间段即为滚动体经过缺陷所需的时间。(请发明人确认本段描述是否准确)
在分析时，需要根据时域信号计算出现突变的时间段中的起始时间点以及结束时间点，然后获得起始时间点和结束时间点之间的时间差，即滚动体经过缺陷所经过的时间。
在声发射分析法中，首先获取轴承的声发射信号，声发射信号包含轴承产生的声波的频率和幅值；然后，对声发射信号进行时域分析，确定滚动体经过缺陷所需的时间，时间为滚动体到达缺陷的时刻与脱离缺陷的时刻的时间间隔。
如前所述，初始获得的声发射信号为时域信号，即声波的幅值关于时间的分布。当滚动体未经过缺陷区时，声波信号较小；当滚动体未经过缺陷区时，声波信号会产生突变。那么，产生突变的这一时间段即为滚动体经过缺陷所需的时间。
进一步的，本实施例中，在步骤S10之前，还包括步骤S100：判断轴承是否存在缺陷。如果判断得到轴承存在缺陷，则执行步骤S10至S30。
具体地，步骤S100中，判断轴承是否存在缺陷的过程包括：
S110：在运行过程中，获取轴承的运行参数值，轴承的运行参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；
S120：运行参数值的一个或多个发生异常时，判定轴承存在缺陷。
其中，在获取轴承的运行参数值之前，还包括对轴承的运行参数值进行检测的步骤。例如可以用温度传感器检测轴承的温度，用振动加速度传感器检测轴承的振动频率、振幅，用转速传感器来检测轴承的转速。
在步骤S120中，还包括诊断运行参数值是否发生异常的过程，该过程包括：
S121：获取运行参数的标准值。标准值一般指用轴承正常运行的时候，获取的各个运行参数的值。一般情况下，将轴承刚投入使用的时候，或者刚维护结束的一段时间视为轴承正常运行的时候。
S122：将运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
进一步的，在步骤S100中，如果判断得到轴承不存在缺陷时，则依据以下步骤S40至S50计算轴承的剩余寿命。
S40：确定轴承的载荷。
S50：根据载荷，以及轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。其中，额定动载荷可以依照《ISO 281滚动轴承.额定动载荷和额定寿命》(以下简称《ISO 281》)中指定的方法来获得。
在步骤S40中，载荷可以是等效载荷或者实时载荷。其中，等效载荷，也称当量动载荷，一般指把实际作用在轴承上的载荷折算成与基本额定动载荷方向相同的假想载荷。实时载荷，指的是轴承在运行过程中每个时刻实际受到的载荷。
当用等效载荷作为步骤S40中的载荷时，则步骤S40还包括：确定轴承在运行过程中受到的等效载荷，将等效载荷作为载荷。
当用实时载荷作为步骤S40中的载荷时，则步骤S40还包括：确定轴承在运行过程中受到的实时载荷，将实时载荷作为载荷。
在步骤S50中，在计算轴承的剩余寿命之前，需要先计算轴承的疲劳寿命。轴承疲劳寿命的可以按照现行的行业标准中的通用公式来计算。
本实施例中，轴承的疲劳寿命通过《ISO 281》)制定的轴承寿命的通用公式来得到，该通用公式为：
其中
其中，Lnm为轴承的疲劳寿命，a1为基于可靠度的寿命修正系数，aISO为基于润滑、环境、污染物颗粒以及安装等因素的寿命修正系数，Cu为疲劳载荷极限，eC为污染系数，κ为润滑剂的粘度比，P为轴承所受的载荷，例如当量动载荷(即等效载荷)或者实时载荷，ε为根据轴承的滚动体的类型确定的指数。根据《ISO 281滚动轴承.额定动载荷和额定寿命》，当滚动体为滚珠时，ε＝3，当滚动体为滚柱时，
在计算出轴承的疲劳寿命后，根据轴承已经经过的运转圈数，即可获得轴承的剩余寿命。
综上，参照图2所示，图2示出了本实施例的方法的流程图。
从流程图中可以看到，本实施例中，当轴承开始运行时，先确定轴承是否存在缺陷；如果有缺陷，则根据缺陷的大小、扩展速率和失效值，获得轴承的剩余寿命，即通过步骤S10至步骤S30来获得剩余寿命；如果没有缺陷，则根据等效载荷或实时载荷，获得轴承的剩余寿命，即通过步骤S40至步骤S50来获得剩余寿命。
在其他实施例中，如果需要将本实施例的方法用于确定轴承在缺陷状态下的剩余寿命，则可以省略步骤S40至步骤S50。
本实施例还提供一种轴承剩余寿命的监测装置，参照图3所示，该监测装置包括：
缺陷确定单元10，用于在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定缺陷的大小；
失效确定单元20，用于根据缺陷所在的位置和设定条件，确定在运行过程的工况下，轴承的失效模式，以及在失效模式下缺陷的扩展速率和失效值，失效值为轴承失效时缺陷能够达到的最大值；
第一计算单元30，用于基于缺陷确定单元10确定的缺陷的大小、失效确定单元20确定的扩展速率以及失效值，获得轴承剩余寿命。
其中，第一计算单元30包括以下计算公式：轴承剩余运转时间＝(失效值-缺陷大小)/扩展速率。然后可以根据剩余运转时间，以及轴承的转速，计算得到轴承的剩余寿命，即轴承能够运转的剩余圈数。
如前所述，缺陷的位置和大小可以通过振动分析法、声发射分析法等方法确定。在采用振动分析法时，为了确定缺陷的位置，缺陷确定单元10包括：
振动获取模块11，用于获取轴承的振动信号，振动信号包含轴承的振动频率和幅值；
振动分析模块12，用于对振动获取模块11获取的振动信号进行频域分析，以确定缺陷所在的位置。
进一步，为了确定缺陷的大小，缺陷确定单元10还包括：
转速确定模块13，用于确定轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；
用时确定模块14，用于确定滚动体经过缺陷所需的时间；
计算模块15，用于基于转速确定模块13确定的相对转速，以及用时确定模块14确定的时间，计算得到缺陷的大小。
在采用振动分析法时，为了确定缺陷的大小，用时确定模块14包括：
第一获取子模块141，用于获取轴承的振动信号，振动信号包含轴承的振动频率和幅值；
第一分析子模块142，用于对第一获取子模块141获取的振动信号进行时域分析，确定滚动体经过缺陷所需的时间，时间为滚动体到达缺陷的时刻与脱离缺陷的时刻的时间间隔。
在另一些实施例中，参照图4，在采用声发射分析法确定轴承的缺陷的位置和大小时，为了确定缺陷的位置，缺陷确定单元10包括：
声波获取模块11＇，用于获取轴承的声发射信号，声发射信号包含轴承产生的声波的频率和幅值；
声波分析模块12＇，用于对声波获取模块获取的声发射信号进行频域分析，以确定缺陷所在的位置。
在采用声发射分析法时，如图4，为了确定缺陷的大小，用时确定模块14包括：
第二获取子模块141＇，用于获取轴承的声发射信号，声发射信号包含轴承产生的声波的频率和幅值；
第二分析子模块142＇，用于对第二获取子模块141＇获取的声发射信号进行时域分析，确定滚动体经过缺陷所需的时间，时间为滚动体到达缺陷的时刻与脱离缺陷的时刻的时间间隔。
继续参照图3，在轴承运行过程中，如果事先并不知晓轴承是否已经产生缺陷，那么，监测装置还包括缺陷判断单元100，用于判断轴承是否存在缺陷。
其中，缺陷判断单元100包括：
参数获取模块101，用于在轴承的运行过程中，获取轴承的运行参数值，参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；
判定模块102，用于在参数获取模块101获取的运行参数值的一个或多个发生异常时，判定轴承存在缺陷。
为了得到在轴承的运行过程中时的各项运行参数值，监测装置还包括检测单元T，用于在获取轴承的运行参数值之前，对轴承的运行参数值进行检测。检测单元T可以包括温度传感器、振动加速度传感器、转速传感器等，以对轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速进行检测，并将检测到的信号传输给参数获取模块101。
为了得到在轴承的各项运行参数的标准值，以判断各项运行参数值是否异常，缺陷判断单元100还包括标准获取模块103，用于获取运行参数的标准值。
判定模块102还用于：将标准获取模块103获取的轴承的运行过程中获取的轴承的运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
如果判定模块102判断得到轴承存在缺陷时，则通过缺陷确定单元10、失效确定单元20以及第一计算单元30来计算轴承的剩余寿命。如果判定单元102判断得到轴承不存在缺陷时，则通过轴承的载荷来计算剩余寿命。
具体地，监测装置还包括：载荷确定单元40和第二计算单元50，用于在未出现缺陷时计算轴承的剩余寿命。
其中载荷确定单元40用于当轴承不存在缺陷时，确定轴承的载荷。第二计算单元50用于根据载荷确定单元40确定载荷，以及轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。
其中，载荷可以是等效载荷或者实时载荷。因此，如果将等效载荷作为计算剩余寿命的载荷，则载荷确定单元40用于：确定轴承在运行过程中受到的等效载荷，将等效载荷作为载荷。
如果将实时载荷作为计算剩余寿命的载荷，则载荷确定单元40还用于：确定轴承在运行过程中受到的实时载荷，将实时载荷作为载荷。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (24)

1.一种轴承剩余寿命的监测方法，其特征在于，包括：
在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定所述缺陷的大小；
根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定所述轴承的失效模式，以及在所述失效模式下所述缺陷的扩展速率和失效值，所述失效值为所述轴承失效时所述缺陷能够达到的最大值；
基于所述缺陷的大小、所述扩展速率以及所述失效值，获得所述轴承剩余寿命。
2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述确定轴承的缺陷所在的位置包括：
获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；
对所述振动信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述确定轴承的缺陷所在的位置包括：
获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；
对所述声发射信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
4.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述确定所述缺陷的大小包括：
确定所述轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；
确定所述滚动体经过所述缺陷所需的时间；
根据所述相对转速以及所述时间，计算得到所述缺陷的大小。
5.如权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述确定所述滚动体经过缺陷所需的时间包括：
获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；
对所述振动信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
6.如权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述确定所述滚动体经过缺陷所需的时间包括：
获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；
对所述声发射信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
7.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，在确定所述轴承的缺陷所在位置，以及缺陷大小之前，还包括判断所述轴承是否存在缺陷：
在所述运行过程中，获取所述轴承的运行参数值，轴承的运行参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；
所述运行参数值的一个或多个发生异常时，判定所述轴承存在缺陷。
8.如权利要求7所述的监测方法，其特征在于，在获取所述轴承的运行参数值之前，还包括：对所述轴承的运行参数值进行检测。
9.如权利要求7所述的监测方法，其特征在于，还包括诊断所述运行参数值是否发生异常：
获取所述运行参数的标准值；
将所述运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在所述差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
10.如权利要求7所述的监测方法，其特征在于，当所述轴承不存在缺陷时：
确定所述轴承的载荷；
根据所述载荷，以及所述轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。
11.如权利要求10所述的监测方法，其特征在于，所述确定所述轴承的载荷包括：确定所述轴承在所述运行过程中受到的等效载荷，将所述等效载荷作为所述载荷。
12.如权利要求10所述的监测方法，其特征在于，所述确定所述轴承的载荷包括：确定所述轴承在所述运行过程中受到的实时载荷，将所述实时载荷作为所述载荷。
13.一种轴承剩余寿命的监测装置，其特征在于，包括：
缺陷确定单元，用于在轴承运行过程中，确定轴承的缺陷所在的位置，确定所述缺陷的大小；
失效确定单元，用于根据所述缺陷所在的位置和设定条件，确定所述轴承的失效模式，以及在所述失效模式下所述缺陷的扩展速率和失效值，所述失效值为所述轴承失效时所述缺陷能够达到的最大值；
第一计算单元，用于基于所述缺陷确定单元确定的所述缺陷的大小、所述失效确定单元确定的所述扩展速率以及所述失效值，获得所述轴承剩余寿命。
14.如权利要求13所述的监测装置，其特征在于，所述缺陷确定单元包括：
振动获取模块，用于获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；
振动分析模块，用于对所述振动获取模块获取的所述振动信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
15.如权利要求13所述的监测装置，其特征在于，所述缺陷确定单元包括：
声波获取模块，用于获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；
声波分析模块，用于对所述声波获取模块获取的所述声发射信号进行频域分析，以确定所述缺陷所在的位置。
16.如权利要求13所述的监测装置，其特征在于，所述缺陷确定单元还包括：
转速确定模块，用于确定所述轴承的滚动体与内圈或外圈之间的相对转速；
用时确定模块，用于确定所述滚动体经过所述缺陷所需的时间；
计算模块，用于基于所述转速确定模块确定的相对转速，以及所述用时确定模块确定的所述时间，计算得到所述缺陷的大小。
17.如权利要求16所述的监测装置，其特征在于，所述用时确定模块包括：
第一获取子模块，用于获取所述轴承的振动信号，所述振动信号包含所述轴承的振动频率和幅值；
第一分析子模块，用于对第一获取子模块获取的所述振动信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
18.如权利要求16所述的监测装置，其特征在于，所述用时确定模块包括：
第二获取子模块，用于获取所述轴承的声发射信号，所述声发射信号包含所述轴承产生的声波的频率和幅值；
第二分析子模块，用于对所述第二获取子模块获取的所述声发射信号进行时域分析，确定所述滚动体经过缺陷所需的时间，所述时间为所述滚动体到达所述缺陷的时刻与脱离所述缺陷的时刻的时间间隔。
19.如权利要求13所述的监测装置，其特征在于，还包括缺陷判断单元，用于判断所述轴承是否存在缺陷；
所述缺陷判断单元包括：
参数获取模块，用于在所述轴承的运行过程中，获取所述轴承的运行参数值，所述参数包括轴承的温度、轴承的振动频率、振幅、轴承的转速中的一个或多个；
判定模块，用于在所述参数获取模块获取的所述运行参数值的一个或多个发生异常时，判定所述轴承存在缺陷。
20.如权利要求19所述的监测装置，其特征在于，还包括检测单元，用于在获取所述轴承的运行参数值之前，对所述轴承的运行参数值进行检测。
21.如权利要求19所述的监测装置，其特征在于，所述缺陷判断单元还包括：
标准获取模块，用于获取所述运行参数的标准值；
所述判定模块还用于：将所述标准获取模块获取的所述轴承的运行过程中获取的所述轴承的运行参数值和该运行参数的标准值进行比较，得到差值，在所述差值超出设定范围时，认定该运行参数发生异常。
22.如权利要求19所述的监测装置，其特征在于，还包括：
载荷确定单元，用于当所述轴承不存在缺陷时，确定所述轴承的载荷；
第二计算单元，用于根据所述载荷确定单元确定所述载荷，以及所述轴承的额定动载荷，获得轴承的剩余寿命。
23.如权利要求22所述的监测装置，其特征在于，所述载荷确定单元还用于：确定所述轴承在所述运行过程中受到的等效载荷，将所述等效载荷作为所述载荷。
24.如权利要求22所述的监测装置，其特征在于，所述载荷确定单元还用于：确定所述轴承在所述运行过程中受到的实时载荷，将所述实时载荷作为所述载荷。
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