本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)衛(wèi)星動(dòng)量輪軸承損傷診斷及篩選方法。
背景技術(shù)：
隨著航天技術(shù)不斷發(fā)展和衛(wèi)星在軌任務(wù)的多樣性，加之衛(wèi)星在軌故障具有不可修復(fù)性，因此對(duì)整星的可靠性指標(biāo)有著嚴(yán)格的要求。衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)是衛(wèi)星最復(fù)雜也是在軌發(fā)生問(wèn)題最多的分系統(tǒng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2004年到2006年我國(guó)在軌運(yùn)行的35顆衛(wèi)星中共發(fā)生約97次故障與姿軌控分系統(tǒng)相關(guān)，而做為姿軌控分系統(tǒng)最重要的執(zhí)行部件—?jiǎng)恿枯喺麢C(jī)的可靠性與壽命有著更加嚴(yán)格的要求。
動(dòng)量輪的軸承組件常常被選為單機(jī)的關(guān)鍵組件，需進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，以保證整機(jī)高可靠性長(zhǎng)壽命，因此動(dòng)量輪軸承損傷診斷和篩選就顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)衛(wèi)星動(dòng)量輪軸承損傷診斷及篩選方法，其無(wú)需拆卸軸承組件，對(duì)動(dòng)量輪整機(jī)無(wú)損傷，可適用于衛(wèi)星用分體式或一體式動(dòng)量輪軸承故障或損傷診斷，也可適用于衛(wèi)星用動(dòng)量輪整機(jī)的篩選，確保動(dòng)量輪在軌長(zhǎng)期正常穩(wěn)定工作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)衛(wèi)星動(dòng)量輪軸承損傷診斷及篩選方法，其特征在于，其包括以下步驟：
步驟一，選擇振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，選取動(dòng)量輪測(cè)定部位及測(cè)定參數(shù)；
步驟二，振動(dòng)信號(hào)提取與處理；
步驟三，進(jìn)行數(shù)據(jù)的類(lèi)比給出損傷判斷。
優(yōu)選地，所述步驟一中，衛(wèi)星用動(dòng)量輪工作頻率一般不超過(guò)100Hz，軸承振動(dòng)在不同方向上振動(dòng)特性不同，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元可進(jìn)行軸承水平、垂直和軸向三個(gè)方向的測(cè)定參數(shù)的采集，考慮到結(jié)構(gòu)、倍頻因素，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元采集頻率不低于1KHz。
優(yōu)選地，所述步驟一中，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元的測(cè)定參數(shù)振動(dòng)速度及加速度，對(duì)于轉(zhuǎn)速低于3000rpm的動(dòng)量輪軸承監(jiān)測(cè)其振動(dòng)速度，對(duì)于轉(zhuǎn)速超過(guò)3000rpm的動(dòng)量輪軸承監(jiān)測(cè)其振動(dòng)加速度。
優(yōu)選地，所述步驟二中，對(duì)振動(dòng)信號(hào)提取出速度及加速度的頻率、幅值、均值、均方根值，進(jìn)行傅里葉變化，得到波形因數(shù)速度和加速度的幅值與均值比值，波峰因數(shù)速度和加速度的幅值與均方根值比值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明無(wú)需拆卸軸承組件，對(duì)動(dòng)量輪整機(jī)無(wú)損傷，不僅能夠適用于衛(wèi)星用分體式或一體式動(dòng)量輪軸承故障或損傷診斷，而且適用于衛(wèi)星用動(dòng)量輪整機(jī)的篩選，確保動(dòng)量輪在軌長(zhǎng)期正常穩(wěn)定工作。
附圖說(shuō)明
通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
圖1為本發(fā)明基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的衛(wèi)星用動(dòng)量輪軸承損傷診斷及篩選方法示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)衛(wèi)星動(dòng)量輪軸承損傷診斷及篩選方法，其包括以下步驟：
步驟一，選擇振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，選取動(dòng)量輪測(cè)定部位及測(cè)定參數(shù)；
測(cè)定參數(shù)包括振動(dòng)幅值、頻率及振動(dòng)速度、加速度，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元使用PCB356B18型加速度傳感器，頻率響應(yīng)范圍0.5-3000Hz，靈敏度1000mv/g，滿(mǎn)足測(cè)量使用要求，測(cè)試點(diǎn)選在動(dòng)量輪輪體及安裝底座支架處，分別測(cè)量水平(x)，垂直(y)和軸向(z)三個(gè)方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取參數(shù)包括振動(dòng)幅值、頻率及振動(dòng)速度、加速度。
步驟二，振動(dòng)信號(hào)提取與處理；
包括振動(dòng)幅值、均值、均方根值，對(duì)其傅里葉變化進(jìn)行時(shí)域與頻域分析，得到波形因數(shù)與波峰因數(shù)，動(dòng)量輪軸承結(jié)構(gòu)，主要由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、多孔含油保持架、軸承座及鎖緊螺母等部分組成，正常理想情況下，滾動(dòng)體滾道面與滾動(dòng)體之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，軸承的徑向、軸向負(fù)載部分無(wú)變形，外圈緊固固定，則動(dòng)量輪工作時(shí)的特征頻率如下：
內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率fr，公式如下式(1)：
fr＝n/60(1)
滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈上某一點(diǎn)的頻率，公式如下式(2)：
若有M個(gè)滾動(dòng)體，則通過(guò)內(nèi)圈上同一點(diǎn)的頻率為Mfi。
滾動(dòng)體通過(guò)外圈上某一點(diǎn)的頻率，公式如下式(31)：
M個(gè)滾動(dòng)體通過(guò)外圈上某一點(diǎn)的頻率為：Mfc
公式中n為動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)與控制單元采集到的動(dòng)量輪轉(zhuǎn)速，D為軸承節(jié)徑，d為動(dòng)量輪滾動(dòng)直徑，A為接觸角。
波形因數(shù)α，公式如下式(4)：
波峰因數(shù)β，公式如下式(5)：
β＝Xp/Xrms (5)
公式中Xp為速度和加速度峰值，X為速度和加速度均值，Xrms為速度和加速度均方根值。
步驟三，進(jìn)行數(shù)據(jù)的類(lèi)比給出損傷判斷。
對(duì)同一動(dòng)量輪在相同條件下，同一監(jiān)測(cè)部位的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比較，波形因數(shù)值過(guò)大，表明動(dòng)量輪軸承可能存在內(nèi)外圈點(diǎn)蝕，波形因數(shù)值較小則內(nèi)外圈產(chǎn)生了磨損，當(dāng)動(dòng)量輪軸承無(wú)故障時(shí)波峰因數(shù)維持在一較小值，當(dāng)波形因數(shù)增大時(shí)則表明動(dòng)量輪軸承產(chǎn)生了沖擊信號(hào)，并且軸承產(chǎn)生了損傷，進(jìn)而進(jìn)行篩選，確保選用的動(dòng)量輪在軌達(dá)設(shè)計(jì)壽命。
所述步驟一，衛(wèi)星用動(dòng)量輪工作頻率一般不超過(guò)100Hz，軸承振動(dòng)在不同方向上振動(dòng)特性不同，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元可進(jìn)行軸承水平、垂直和軸向三個(gè)方向的測(cè)定參數(shù)的采集，考慮到結(jié)構(gòu)、倍頻因素，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元采集頻率不低于1KHz，這樣有利于根據(jù)頻率更好更好地選擇動(dòng)量輪與振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元。
所述步驟一，振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元的測(cè)定參數(shù)振動(dòng)速度及加速度，對(duì)于轉(zhuǎn)速低于3000rpm的動(dòng)量輪軸承監(jiān)測(cè)其振動(dòng)速度，對(duì)于轉(zhuǎn)速超過(guò)3000rpm的動(dòng)量輪軸承監(jiān)測(cè)其振動(dòng)加速度，這樣以轉(zhuǎn)速3000rpm為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，具有針對(duì)性，有利于更好地診斷與篩選。
所述步驟二，對(duì)振動(dòng)信號(hào)提取出速度及加速度的頻率、幅值、均值、均方根值，進(jìn)行傅里葉變化，得到波形因數(shù)速度和加速度的幅值與均值比值，波峰因數(shù)速度和加速度的幅值與均方根值比值，這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，有利于提高診斷與篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性。
綜上所述，本發(fā)明無(wú)需拆卸軸承組件，對(duì)動(dòng)量輪整機(jī)無(wú)損傷，不僅能夠適用于衛(wèi)星用分體式或一體式動(dòng)量輪軸承故障或損傷診斷，而且適用于衛(wèi)星用動(dòng)量輪整機(jī)的篩選，確保動(dòng)量輪在軌長(zhǎng)期正常穩(wěn)定工作。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。