試談?shì)S承故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)新進(jìn)展

1、軸承故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)新進(jìn)展李興林，張仰平，曹茂來，張燕遼，陸水根，李建平 （杭州軸承試驗(yàn)研究中心有限公司，浙江 杭州 310022）摘要：本文簡(jiǎn)要概述了滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷工程與試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀，著重介紹了基于振動(dòng)信號(hào)的信號(hào)處理方法，并預(yù)測(cè)了滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)應(yīng)用新進(jìn)展和發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；故障監(jiān)測(cè)；故障診斷；診斷技術(shù)；信號(hào)處理 ；應(yīng)用技術(shù)Survey of Fault Detection and Diagnosis Technique and Its Application of Rolling BearingLI Xing-lin, ZHANG Yang-ping, C

2、AO Mao-lei, ZHANG Yan-liao, LU Shui-gen, LI Jian-ping(Hangzhou Bearing Test and Research Center，Hangzhou 310022，China)Abstract: The survey of rolling bearing engineering and test about fault detection and diagnosis and application technique were described in this paper. The signal analysis based on

3、vibration signal was introduced emphatically. The progress of rolling bearing engineering and test about fault detection and diagnosis and application technique were prognosticated in the end of this paper.Keywords: rolling bearing; fault detection; fault diagnosis; diagnosis technique; signal analy

4、sis; application technique1 前言機(jī)械是裝備制造業(yè)的核心行業(yè)。裝備制造業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。軸承是裝備制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件。黨和國(guó)家審時(shí)度勢(shì)做出了大力振興裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略決策。振興裝備制造業(yè)的核心是重大裝備的自主創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)化。作為裝備制造業(yè)重大裝備關(guān)鍵基礎(chǔ)件的軸承產(chǎn)品也必須實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)化。國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)若干意見中提出，要選擇16個(gè)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)防建設(shè)有重要影響的關(guān)鍵領(lǐng)域，以其重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)重大突破，盡快擴(kuò)大自主裝備市場(chǎng)占有率。這16個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品，絕大部分都要裝用軸承，需要高技術(shù)含量的軸

5、承來保證其精度、性能、壽命和可靠性。因此，重大技術(shù)裝備配套軸承的自主創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)化的任務(wù)十分艱巨而緊迫。據(jù)初步測(cè)算，至2010年，這16個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域年需要配套軸承約550.5萬(wàn)套，產(chǎn)值約116.5億元。滾動(dòng)軸承作為機(jī)械設(shè)備中重要的旋轉(zhuǎn)零件，也是機(jī)械設(shè)備的重要故障源之一，統(tǒng)計(jì)表明：在使用滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，大約有30%的機(jī)械故障是滾動(dòng)軸承引起的，感應(yīng)電機(jī)故障中的滾動(dòng)軸承故障約占電機(jī)故障的4O%左右，齒輪箱各類故障中的軸承故障率僅次于齒輪而占20。據(jù)有關(guān)資料表明，我國(guó)現(xiàn)有的機(jī)車用滾動(dòng)軸承，每年約有40%要經(jīng)過下車檢驗(yàn)，而其中的33%左右被更換，因此研究機(jī)車軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷，改定期維修為狀態(tài)維修，有

6、重要的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)機(jī)械設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)后，事故發(fā)生率可降低75，維修費(fèi)用可減少25%5O%。滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在了解軸承的性能狀態(tài)和及早發(fā)現(xiàn)潛在故障等方面起著至關(guān)重要的作用，而且還可以有效提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行管理水平及維修效能，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)日益向大型化、精密化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，一方面提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，另一方面對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維修和可靠運(yùn)行提出了更高、更嚴(yán)格的要求。一個(gè)微小的故障，可能會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，甚至造成災(zāi)難性后果。2 滾動(dòng)軸承故

7、障監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)機(jī)器質(zhì)量控制與監(jiān)控診斷專家，已故的屈梁生院士提出了“診斷是以機(jī)械學(xué)和信息論為依托，多學(xué)科融合的技術(shù)，本質(zhì)是模式識(shí)別”的學(xué)術(shù)思想1。故障診斷技術(shù)是一門集數(shù)學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)、決策科學(xué)、信息科學(xué)等眾多科學(xué)技術(shù)交叉、融合于一體的現(xiàn)代工程新學(xué)科，受到越來越多的重視和關(guān)注。滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷就是通過對(duì)滾動(dòng)軸承在各種工況下表現(xiàn)出來的振動(dòng)、噪聲、溫度、工作參數(shù)、氣味、泄漏等信息的監(jiān)測(cè)和綜合分析來對(duì)其工作狀態(tài)、故障類型和故障嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的過程，主要包括檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)和預(yù)測(cè)評(píng)估技術(shù)4項(xiàng)基

8、本技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)異常、診斷故障狀態(tài)和部位、分析故障類型、提出診斷方案和診斷結(jié)論的目的2-4。世界各國(guó)都十分重視對(duì)大型設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷工作，積極開展故障機(jī)理、故障監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)等方面的研究和系統(tǒng)開發(fā)工作，自從20世紀(jì)70年代以來，國(guó)外的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。我國(guó)故障診斷技術(shù)經(jīng)過20多年的發(fā)展，從簡(jiǎn)易診斷到精密診斷，從一般診斷到智能診斷，從單機(jī)診斷到網(wǎng)絡(luò)診斷，逐步走出了一條適合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路，不論在故障診斷理論和方法上，還是在工程實(shí)踐及監(jiān)測(cè)診斷產(chǎn)品的研發(fā)中，都已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)5-6。3 滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)分類滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷

9、理論和方法的研究一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，根據(jù)故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)機(jī)理的不同，滾動(dòng)軸承的故障診斷技術(shù)主要有振動(dòng)診斷技術(shù)、油液診斷技術(shù)、熱診斷（熱成像診斷和溫度診斷）技術(shù)、聲學(xué)診斷技術(shù)、油膜電阻診斷技術(shù)、光纖診斷技術(shù)等，其中振動(dòng)診斷技術(shù)、鐵譜分析診斷技術(shù)、熱診斷（熱成像診斷和溫度診斷）技術(shù)應(yīng)用最為普遍。3.1 振動(dòng)信號(hào)基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)7-8 基于振動(dòng)信號(hào)的滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)主要通過對(duì)運(yùn)行過程中軸承振動(dòng)信號(hào)的采集和處理來對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中滾動(dòng)軸承出現(xiàn)的疲勞剝落、變形、壓痕、局部腐蝕等故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，該方法應(yīng)用廣泛，相關(guān)理論和實(shí)踐都相對(duì)比較成熟，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。3.1.1 低頻分析法和幅值

10、參數(shù)指標(biāo)分析法在滾動(dòng)軸承運(yùn)行過程中，軸承元件的表面損傷點(diǎn)反復(fù)撞擊與之接觸的其他元件表面而產(chǎn)生低頻振動(dòng)，這些頻率一般在1kHz以下，該頻率稱為軸承故障特征頻率，其可以通過以下的計(jì)算公式計(jì)算出來：外圈故障特征頻率：內(nèi)圈故障特征頻率：滾動(dòng)體故障特征頻率：保持架故障特征頻率：式中：Dw為滾動(dòng)體直徑；Dpw為滾子組節(jié)圓直徑；為接觸角；n為滾動(dòng)體個(gè)數(shù)；N為軸承轉(zhuǎn)速。通過對(duì)監(jiān)測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行技術(shù)處理，分離和突出故障特征信息，從而對(duì)軸承的早期故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。另外，軸承振動(dòng)信號(hào)中的許多統(tǒng)計(jì)特征參量隨著故障的性質(zhì)及嚴(yán)重程度發(fā)生變化，可以作為軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷的依據(jù)，應(yīng)用比較廣泛的參數(shù)主要有：設(shè)xi（i=1,

11、2,n）為采集到的振動(dòng)信號(hào)序列，則 峰值（Peak）:（xpj是用峰值計(jì)數(shù)法從信號(hào)xi中找出的m個(gè)峰值，j=1，2，m）均方根值 RMS（Root Mean Square）:峭度（Kurtosis）：峰值因子（Crest Factor）：峭度因子 （Kurtosis Factor）: 波形因子（Shape Factor）:脈沖因子（Impulse Factor）: 裕度因子 （Clearance Factor）:其中峰值和均方根值都是有量綱的參數(shù)，而峰值因子、峭度因子、波形因子、脈沖因子、裕度因子均是無(wú)量綱的參數(shù)。這些參數(shù)容易提取且無(wú)量綱參數(shù)對(duì)軸承的承載和轉(zhuǎn)速不敏感、無(wú)須考慮相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值和與以前

12、的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,且對(duì)故障的早期階段比較敏感，但對(duì)嚴(yán)重的故障抗干擾性較差，易產(chǎn)生誤判。峰值、峰值因子、峭度等參數(shù)，雖對(duì)沖擊故障敏感，但當(dāng)故障進(jìn)入嚴(yán)重發(fā)展階段時(shí)，峰值因子、峭度等參數(shù)處于飽和狀態(tài)，失去診斷能力。峭度因子是時(shí)域指標(biāo)，對(duì)軸承故障產(chǎn)生的異常脈沖比較敏感，當(dāng)振動(dòng)信號(hào)服從正態(tài)分布時(shí)的正常值為3。所以，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行必要的預(yù)處理和采用多參數(shù)診斷法，會(huì)大大提高故障診斷的可靠性。3.1.2 平穩(wěn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)早期的監(jiān)測(cè)和診斷方法主要基于傅立葉頻譜分析、時(shí)間序列模型的平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)分析方法。傅立葉頻譜分析是通過查看頻譜圖中是否有明顯的故障頻率波峰存在，從而判斷軸承是否正常運(yùn)行，這種方法診斷出來的

13、軸承往往已經(jīng)有了較嚴(yán)重的損傷，對(duì)早期的軸承故障診斷不夠靈敏。如果采集到的信號(hào)序列較短或傅立葉變換不能將相互靠近的兩個(gè)頻率分開，則采用時(shí)間序列模型分析（也稱為參數(shù)模型的譜分析），常用的模型有ARMA模型、AR模型、MA模型等。為了提高信噪比和分析效能，時(shí)域平均方法、倒頻譜分析、包絡(luò)分析、數(shù)字濾波技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、主分量技術(shù)、細(xì)化譜技術(shù)、雙譜技術(shù)、全息譜技術(shù)等分析技術(shù)被不斷地充實(shí)到故障診斷的理論和方法中。3.1.3 循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)9循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)是一種特殊的非平穩(wěn)信號(hào)，其統(tǒng)計(jì)特征參量隨時(shí)間呈現(xiàn)周期或多周期的變化規(guī)律，具有循環(huán)平穩(wěn)特性?；诙A循環(huán)平穩(wěn)理論的時(shí)間平滑周期圖法，基于調(diào)幅和調(diào)

14、頻信號(hào)模型推導(dǎo)出循環(huán)域解調(diào)方法，基于譜相關(guān)密度提取軸承故障特征信號(hào)的方法等都能夠有效地提取故障特征信號(hào)，有效抑制噪音和干擾信號(hào)對(duì)調(diào)制結(jié)果的影響，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)循環(huán)平穩(wěn)分析方法能更加貼切地反映軸承的真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，較準(zhǔn)確地揭示故障的本質(zhì)特征。3.1.4 非平穩(wěn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)由于傅立葉變換是信號(hào)的全局變換，因此不能夠有效地分析非平穩(wěn)信號(hào)。非平穩(wěn)信號(hào)的局部性能需要使用時(shí)域和頻域的二維聯(lián)合表示，對(duì)這種信號(hào)的分析稱為時(shí)頻信號(hào)分析。Cohen L 的專著詳細(xì)敘述了時(shí)變頻譜在時(shí)頻平面上的分布特性、計(jì)算方法、尺度表示以及各種算子問題，孟慶豐等描述了振動(dòng)信號(hào)分析時(shí)頻域法,證明了時(shí)頻域法是識(shí)別軸承故障

15、的有效方法，黃迪山等改進(jìn)了Classen 的Wigner 分布算法,克服了由離散計(jì)算引起的混疊問題,應(yīng)用二維、三維Wigner 分布圖對(duì)軸承故障進(jìn)行了特征分析，實(shí)踐表明,短時(shí)Fourier 譜和Wigner 分布都能將時(shí)域信號(hào)變換到時(shí)頻域,但是對(duì)于時(shí)變信號(hào),應(yīng)用Wigner 分布則更為適宜。小波分析是近年來發(fā)展起來的一種時(shí)頻分析方法，該方法具有時(shí)域和頻域的局部化和可變時(shí)頻窗的特點(diǎn)，解決了傅立葉變換等不能解決的許多問題，被稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”， Sun Q 等采用連續(xù)小波變換(CWT) 的方法,通過各尺度連續(xù)小波變換的簡(jiǎn)化分析,來識(shí)別軸承振動(dòng)信號(hào)中包含的以故障特征頻率為周期的周期成分,用來檢測(cè)軸承

16、運(yùn)行中的局部損傷故障；Nikolaou N G 等提出了使用小波包變換(WPT) 作為分析系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)的工具,來診斷軸承的局部缺陷，小波包變換能有效地提取振動(dòng)信號(hào)的微弱瞬態(tài)特征；張中民等提出了基于正交小波變換診斷軸承故障的新方法；史東鋒等提出了基于高斯函數(shù)的小波包絡(luò)解調(diào)分析方法。張中民等利用小波分析技術(shù)將軸承故障振動(dòng)信號(hào)分解到時(shí)頻空間,提出了利用能量分布函數(shù)細(xì)化譜診斷變速箱軸承故障的分析方法；張佩瑤等提出了提取強(qiáng)噪聲背景下多通帶窄帶信號(hào)的一種新方法小波包信號(hào)提取算法。實(shí)踐證明，小波分析是一種有效的非平穩(wěn)信號(hào)分析方法。另外，基于振動(dòng)信號(hào)的改進(jìn)小波包分析、改進(jìn)的時(shí)頻分析、高階譜、維譜分析、分形維數(shù)

17、方法、奇異值分解技術(shù)、隱馬爾經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解( Empirical Mode Decomposition EMD )技術(shù)等開始在滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)與診斷的工程實(shí)踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用并取得了一定的成效。3.2 油液基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)10-14滾動(dòng)軸承故障的主要形式是磨損、斷裂、腐蝕等，對(duì)于油潤(rùn)滑或油冷卻的軸承在運(yùn)行的過程中，就會(huì)將相關(guān)的信號(hào)帶入到循環(huán)油液中，因此對(duì)運(yùn)行過程中的油液進(jìn)行觀察和分析，可以了解軸承的運(yùn)行狀態(tài)，推斷出軸承故障的形式和部位。鐵譜分析監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是我國(guó)應(yīng)用最普遍的油液診斷技術(shù)之一，該方法首創(chuàng)于20世紀(jì)70年代初，主要通過對(duì)潤(rùn)滑或冷卻液中的磨損磨粒在鐵譜片

18、上的分布情況進(jìn)行定性觀察和定量測(cè)試來判斷軸承的運(yùn)行情況和磨損機(jī)理研究。目前主要有旋轉(zhuǎn)式鐵譜分析儀、直讀式鐵譜分析儀和分析式鐵譜分析儀，該監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)雖然所需投資少、儀器價(jià)格低廉，信息豐富，但是對(duì)突發(fā)性故障不能及時(shí)預(yù)報(bào)且對(duì)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)，另外，鐵譜分析診斷技術(shù)僅僅適用于油潤(rùn)滑或油冷卻軸承的故障監(jiān)測(cè)和診斷。實(shí)踐證明，由油液理化分析、清潔度檢測(cè)、發(fā)射光譜技術(shù)、紅外光譜分析、鐵譜分析構(gòu)成的油液分析系統(tǒng)在軸承故障診斷中發(fā)揮重要的作用，可以有效地避免由于單一手段的局限性而導(dǎo)致的誤診和漏診現(xiàn)象。 3.3 溫度基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)溫度診斷技術(shù)是一種比較常規(guī)簡(jiǎn)單的診斷技術(shù)，通過對(duì)運(yùn)行過程中軸承溫度的監(jiān)測(cè)

19、來對(duì)軸承故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度主要由軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、摩擦力矩、潤(rùn)滑劑類型、粘度、軸承類型以及軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等因素決定，因此軸承的溫度可以一定程度上反映軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化和運(yùn)行的故障，特別對(duì)軸承燒傷的診斷效果比較好。3.4 聲學(xué)基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)聲學(xué)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的新技術(shù)，通過對(duì)軸承由于變形、剝落或裂紋等原因產(chǎn)生的彈性波的監(jiān)測(cè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承工況的診斷。由于軸承經(jīng)常受到?jīng)_擊的交變載荷作用，使得材料產(chǎn)生錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)或塑性變形，在此過程中伴隨著聲發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生，這種聲發(fā)射的頻率一般較寬，金屬材料的發(fā)射頻率可達(dá)幾十到幾百兆赫茲，其信號(hào)的強(qiáng)度差異一般只有幾微伏，故需要電荷放

20、大器等儀器的輔助。聲發(fā)射信號(hào)隨著軸承故障類型的不同而不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同故障的有效診斷。由于該方法的診斷過程快速、簡(jiǎn)便，但它需要的專用設(shè)備價(jià)格比較昂貴，使得該診斷技術(shù)推廣應(yīng)用受到了一定的限制。3.5 油膜電阻基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)如果軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，滾道和滾動(dòng)體之間形成很好的油膜，則內(nèi)外圈的電阻值可達(dá)兆歐姆以上，但當(dāng)潤(rùn)滑油膜遭到破壞后，則內(nèi)外圈之間的電阻可降低至零歐姆，該故障診斷技術(shù)正是利用這一特性對(duì)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)和軸承的磨損、腐蝕類的損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。但該方法對(duì)表面剝落、壓痕、裂紋、點(diǎn)蝕等異常情況診斷效果較差。該技術(shù)比較適用于旋轉(zhuǎn)軸外露的場(chǎng)合。3.6 光纖基的故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)光纖診斷技

21、術(shù)一般用光導(dǎo)纖維束制成位移傳感器發(fā)射和接受光纖束，對(duì)軸承工況給出判斷，該方法靈敏度高、信噪比大，可以較直接地反映軸承的制造質(zhì)量、表面磨損程度、載荷、潤(rùn)滑和間隙情況。該方法適用于可將傳感器安裝在軸承座內(nèi)的場(chǎng)合。3.7 綜合故障監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)隨著故障診斷理論的深入發(fā)展，基于故障現(xiàn)象推理故障原因的傳統(tǒng)的“反問題推理”思想得到突破。基于動(dòng)力學(xué)分析和仿真的“正問題分析”與“反問題推理”相結(jié)合的診斷理論和思想方法被提出。模糊數(shù)學(xué)理論、模式識(shí)別理論、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、灰色理論、可拓?cái)?shù)學(xué)、信息科學(xué)理論以及概率理論對(duì)故障細(xì)致劃分和識(shí)別的可行性也逐漸在診斷工程中得到應(yīng)用，如1975年Shortiff

22、e和Buchanan在MYCIN系統(tǒng)中提出了基于不確定性概率因子的推理方法，1976年Bude等將主觀BAYES理論應(yīng)用于探礦專家系統(tǒng)PROSPECTOR中；Zadeh在1965年提出了模糊集理論，后經(jīng)Dubois和Prade發(fā)展為可能性理論方法，這些不確定性推理方法較好地綜合了模糊性強(qiáng)、信息不完整的多方面的信息，但專家系統(tǒng)存在著知識(shí)獲取“瓶頸”和不完全性知識(shí)表示等不足，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也存在著知識(shí)隱含表示、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)理不清等問題?；诙鄠鞲衅餍畔⑷诤系墓收显\斷技術(shù)以其良好的穩(wěn)定性、寬闊的時(shí)空覆蓋區(qū)域、高的測(cè)量維數(shù)和良好的目標(biāo)空間分辨率以及較強(qiáng)的故障容錯(cuò)與系統(tǒng)重構(gòu)能力等技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到了各國(guó)的高

23、度重視并逐步滲入到故障診斷領(lǐng)域。綜合故障診斷的過程事實(shí)上也是診斷信息融合的過程，只不過綜合的意義更為廣泛。綜合故障診斷與處理主要是群體集的綜合、方法集的綜合、信息集的綜合、評(píng)價(jià)集的綜合、趨勢(shì)集的綜合、優(yōu)化集的綜合，基本上涵蓋了信息融合、群體決策、不確定性推理、優(yōu)化和診斷方法學(xué)等理論與方法。4 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的新進(jìn)展故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)初步形成一門跨學(xué)科的綜合信息處理技術(shù)，鑒于此種情況，我們正著力于將故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)與滾動(dòng)軸承試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，開發(fā)滾動(dòng)軸承壽命強(qiáng)化試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)（A2BLT+F2AST）（Automatic Accelerated Bearing Lif

24、e Tester & Fast Failure Analysis System Technology），力圖在進(jìn)行軸承性能試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)其使用性能的劣化和潛在缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，指導(dǎo)試驗(yàn)的快速、有效地開展15-16。滾動(dòng)軸承壽命強(qiáng)化試驗(yàn)系統(tǒng)（A2 BLT+F2AST），屬國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)，該項(xiàng)目已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，產(chǎn)品已系列化：ABLT-1A，ABLT-2，ABLT-3，ABLT-4，ABLT-5，ABLT-6，ABLT-7，已生產(chǎn)銷售200余臺(tái)，創(chuàng)產(chǎn)值2500余萬(wàn)元，替代進(jìn)口產(chǎn)品，為國(guó)家節(jié)省外匯6000余萬(wàn)美元17-21。已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)，而且均已公示，已授權(quán)2項(xiàng)。目前這一軸承

25、壽命強(qiáng)化試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)已被瓦房店軸承集團(tuán)有限公司檢測(cè)試驗(yàn)中心、中國(guó)摩士集團(tuán)寧波軸承技術(shù)研究院等國(guó)內(nèi)、外眾多用戶廣泛認(rèn)可并應(yīng)用22-26。杭州軸承試驗(yàn)研究中心有限公司企業(yè)博士后科研工作站，是杭州市下城區(qū)第一個(gè)，中國(guó)軸承行業(yè)第五個(gè)企業(yè)博士后科研工作站，試圖與國(guó)內(nèi)外著名高等院校合作，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，產(chǎn)學(xué)研用合作共贏的合作模式，在滾動(dòng)軸承性能壽命的檢測(cè)試驗(yàn)、故障診斷、壽命預(yù)測(cè)等相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)攻關(guān)27-30。已和浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等聯(lián)合指導(dǎo)博士生8名,已和浙江大學(xué)聯(lián)合招收企業(yè)博士后3名。而且可與各個(gè)優(yōu)勢(shì)軸承企業(yè)聯(lián)合招收項(xiàng)目博士后，針對(duì)各個(gè)優(yōu)勢(shì)軸承企業(yè)實(shí)際技術(shù)難題，各個(gè)擊破31-35！機(jī)械

26、工業(yè)軸承產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心（杭州），是原機(jī)械工業(yè)部根據(jù)聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署援助，在杭州建立的滾動(dòng)軸承第三方檢測(cè)試驗(yàn)研究基地。2003年經(jīng)中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAL)評(píng)審，成為中國(guó)軸承行業(yè)首家通過ISO/IEC 17025的國(guó)家級(jí)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室(CNAS No.L0309)，且具有獨(dú)立法人資格，檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)能國(guó)際互認(rèn)，并成功為美日德等行業(yè)內(nèi)外的國(guó)際知名軸承公司和軸承用戶提供國(guó)際軸承測(cè)試服務(wù)，為中國(guó)軸承行業(yè)測(cè)試技術(shù)走向世界邁出了關(guān)鍵性的第一步36-38。在不久的將來，用于滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)和診斷的時(shí)頻分析法、小波分析法、時(shí)變參數(shù)模型法、分段平穩(wěn)AR模型法、自適應(yīng)AR模型法等前沿技術(shù)將進(jìn)一步完善，高階循

27、環(huán)統(tǒng)計(jì)量技術(shù)、分形維數(shù)等技術(shù)將有望得到進(jìn)一步的突破，專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合型的故障智能監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的發(fā)展前景39-44。參考文獻(xiàn)：1 屈梁生.機(jī)械故障的全息診斷原理M.北京：科學(xué)出版社，2007.2 劉澤九,賀士荃,李興林，等.滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)K.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3 溫詩(shī)鑄，黎 明.機(jī)械學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究M.北京：清華大學(xué)出版社，2003.4 周仲榮，雷源忠，張嗣偉.摩擦學(xué)發(fā)展前沿M.北京：科學(xué)出版社，2006.5 梅宏斌.滾動(dòng)軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷理論方法系統(tǒng)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.6 吳今培，肖健華.智能故障診斷與專家系統(tǒng)M.北

28、京：科學(xué)出版社，1997.7 Hasan Ocak.Fault Detection， Diagnosis and Prognosis of Rolling Element Bearings: Frequency Domain Methods and Hidden Markov ModelingD. Ph.D. Dissertation, Case Western Reserve University,U.S.A.,2004.8 陸 爽.基于現(xiàn)代信號(hào)分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)軸承智能診斷技術(shù)研究D.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2004.9 周福昌.基于循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理的滾動(dòng)軸承故障診斷方法研究D.上海：上海交通大

29、學(xué)，2006.10 李興林.點(diǎn)接觸滾動(dòng)摩擦副磨合過程的試驗(yàn)研究及其理論分析D.杭州：浙江大學(xué)，1987.11 李興林，全永昕，金錫志.球軸承滾動(dòng)摩擦副磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究D.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，1990，24（2）：253-260.12 LI Xing-lin, QUAN Yong-xin, JIN Xi-zhi. Monitoring Test of the Wear Condition of Rolling Bearing Friction PairsM. Proceedings of the Japan International Tribology Conference，1990: 803

30、-808. 13 李興林.用鐵譜技術(shù)定量監(jiān)測(cè)滾動(dòng)磨損J.軸承，1994（3）：35-38.14 李興林，李建平，阮建國(guó)，等.國(guó)外摩擦副磨合過程的研究J.軸承，2000（3）：43-46.15 李興林,滾動(dòng)軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)研究D. 杭州：浙江大學(xué)，1995.16 李興林，張燕遼, 曹茂來,等.滾動(dòng)軸承壽命試驗(yàn)機(jī)及其試驗(yàn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展J.試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2007(3): 1-6.17 鄢建輝，李興林，蔣萬(wàn)里，等.軸承疲勞壽命理論的新進(jìn)展J. 軸承，2005（11）：38-44.18 李興林.滾動(dòng)軸承材料進(jìn)步及延壽技術(shù)J.軸承，1995(11):2-9.19 李興林,劉澤九,張燕遼，等.國(guó)外

31、滾動(dòng)軸承疲勞壽命試驗(yàn)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J，軸承,1995(12):30-38.20 張燕遼, 李興林.滾動(dòng)軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)J，軸承，1999(11):39-41.21 李興林，張燕遼, 曹茂來，等.滾動(dòng)軸承疲勞壽命及可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)研究J.試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2003，(2-3): 19-20.22 李興林，張仰平，張燕遼，等. 軸承疲勞壽命試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)J. 軸承，2005（2）：42-43,38.23 李興林，張永恩，張仰平，等.滾動(dòng)軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)評(píng)估方法研究J.軸承,2003(4):26-29,33.24 李興林，李俊卿，張仰平，等.ABLT系列軸承疲勞壽命強(qiáng)

32、化試驗(yàn)勢(shì)在必行.現(xiàn)代零部件,2006,(4):42-45.25 李興林，張燕遼, 曹茂來，等.ABLT系列軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)C.洛陽(yáng):中國(guó)軸承論壇第三屆研討會(huì)論文集,2004:169-173. 26 李興林，李俊卿，張仰平，等.滾動(dòng)軸承快速壽命試驗(yàn)現(xiàn)狀及發(fā)展C.洛陽(yáng):中國(guó)軸承論壇第四屆研討會(huì)論文集, 2006: 119-124.27 李興林.中國(guó)轎車輪轂軸承壽命研究R.上海：上海交通大學(xué)，1999.28 李興林，王成燾.滾動(dòng)軸承彈流潤(rùn)滑的新進(jìn)展J.軸承，1999（3）：38-40.29 HUANG Run-qing,XI Li-feng,LI Xing-lin,et al.

33、 Residual Life Predictions for Ball Bearings Based on Self-organizing Map and Back Propagation Neural Network MethodsJ. Mechanical Systems and Signal Processing， 2007(21)：193-207.30 奚立峰，黃潤(rùn)青，李興林，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的球軸承剩余壽命預(yù)測(cè)J.機(jī)械工程學(xué)報(bào),2007(10):137-143.31 李柱國(guó)，高雪官，李興林，等.轎車前輪轂軸承早期失效與配合精度的相關(guān)性分析J.軸承，2000（2）：13-15.32 李興林，劉新春，李罡，等.軸承企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新J.軸承工業(yè)，2007(4):8-11.33 段 紅，葉 強(qiáng)，李興林.基于BP網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)軸承剩余壽命多因素分析J.軸承，2000（1）：25-26.34 李興林，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)軸承早期失效模式分析及對(duì)策，摩托車技術(shù)，2001，（9），6-10.35 李興林，曹茂來，張仰平，等.使用環(huán)境對(duì)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)軸承早期失效的影響J.軸承，2002（2）：33-35.36 李興林.軸承壽命性能試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展,全國(guó)軸承行業(yè)技術(shù)工作會(huì)議專家演講文集,82-91,中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)，上海,2006.11.2737 李興林，張燕遼，李俊卿.滾動(dòng)軸承壽命及可靠性強(qiáng)