基于粗集理论的滚动轴承典型故障信息融合研究

摘要

油液监测与振动监测属于不同的监测技术类别，两者之间具有一定相关性和互补性，将它们有机地结合起来，对分析判断机器设备故障的根源十分有效。研究基于油液监测与振动监测的联合诊断有着较大的工程意义和理论价值。 为充分利用这两种技术各自的优势，在对某一监测对象进行状态监测与故障诊断时，许多研究人员结合监测对象的具体特点，综合使用了这两种分析手段，并取得了一定的成效。然而在运用油液监测和振动监测进行状态监测与故障诊断的实施过程不同，它们对监测设备某些异常状态的灵敏程度以及受环境等因素的干扰也有各自的特点，因此开展油液监测与振动监测信息的内在机理及其联合监测诊断的研究具有极大的难度和挑战性。 为实现滚动轴承油液监测和振动监测的联合诊断，研制了滚动轴承典型故障模拟试验台。该试验台可以同步采集油液和振动信号，可以方便轴承更换，可以准确地模拟滚动轴承常见的各种故障。实践表明该滚动轴承试验台能够满足本文的试验和理论研究需要。 通过粗糙集理论（R-S 理论）分析及其使用方法探讨，在收集滚动轴承GB306的不同故障油液信息和振动信息基础上，利用R-S 理论对滚动轴承三种典型故障的油液与振动监测信号进行了融合分析，将最初设计的判断条件属性由5 个减为4 个。提出了一套基于R-S 理论的滚动轴承联合监测诊断方法，通过实例证明了该方法的模型规则是可行的。试验数据结果表明：单独使用油液信息判断轴承故障，准确率为25％； 单独使用振动信息，准确率为50％；而使用联合诊断最小规则判断轴承故障，准确率可以提高到87.5％。 本文的研究结论将在一定程度上缓解了（或部分解决了）两类监测技术间长期存在的领域争议，为两类监测技术的协调发展起到重要作用，为实质性地开展联合监测诊断提供合理、可行的技术途径。 本文按照预定要求完成了设计任务，其综合轴承试验台设计是成功的，获得的滚动轴承故障的油液光谱信息和振动信息的相关性信息具有较大的现实应用价值，对今后滚动轴承故障诊断领域开展基于油液监测和振动监测的联合监测诊断和信息融合方面的研究起到了重要的作用。