滚动轴承是机械传动系统中的重要元件之一,其性能的好坏对机械设备能否安全运行起重要作用。滚动轴承的性能指标主要有振动,摩擦力矩,温升,寿命等;性能变异/退化是指随着服役条件、服役时间的变化,滚动轴承的性能逐渐难以维持到最佳水平,而出现的性能衰退迹象的情况。这种性能衰退迹象往往隐藏在滚动轴承性能数据序列中,如何从性能数据序列中挖掘出表征滚动轴承性能变异的有用信息,从而避免因性能变异因素累计超限导致的轴承失效或机械设备故障,成为目前亟待解决的问题。本文通过运用乏信息理论相关知识对滚动轴承性能变异情况进行评估,主要包括3部分:1鉴于峰值因子,脉冲因子,峭度因子在滚动轴承运转状态监测方面的不足,基于模糊集理论提出一种用于评估滚动轴承振动性能变异的新方法。首先对滚动轴承振动原始数据序列分组得到样本序列,然后选定本征序列,计算各样本序列的标准差及相对于本征序列的绝对关联度、灰置信水平和贴近度作为新的样本值,将其进行数量级一致化处理并通过线性映射公式构成模糊相似矩阵,利用传递闭包法将模糊相似矩阵转化为模糊等价矩阵,将模糊等价矩阵中的模糊等价系数与设定阈值λ=0.5作比较对滚动轴承振动性能变异情况作出评估。2在小样本且概率分布未知条件下,提出模糊等价关系和自助最大熵模型,并通过变异概率分析滚动轴承振动性能变异过程。首先对滚动轴承振动加速度原始数据分组得到样本,选定本征样本,计算各样本间的模糊等价系数;然后运用自助最大熵模型建立各样本的概率密度函数,通过交集法得到各样本相对于本征样本的变异概率,从而建立模糊等价系数和变异概率的关系曲线以实现对变异过程的监控。实验结果表明:随着磨斑直径的逐渐增大,变异概率曲线呈“躺椅状”非线性上升趋势,对应滚动轴承磨损的3个阶段,即初级磨合阶段、正常性能退化阶段和性能恶化阶段。3基于灰置信水平、自助-最小二乘法和最大熵原理建立数学模型,将其应用于卫星动量轮轴承摩擦力矩性能可靠性动态预测。首先,对摩擦力矩原始数据分组得到样本,并选定本征样本;然后,提出由灰置信水平求解各样本变异强度的新方法,进而求得各样本可靠度的实际值;然后,将紧邻的5个样本变异强度融入自助-最小二乘法线性拟合得到拟合系数,进而由最大熵原理得到下一个样本的变异强度预测值和上下区间;持续更新紧邻的5个变异强度,得到各样本可靠度的预测值和上下区间,最终实现滚动轴承摩擦力矩性能可靠性的动态预测。试验结果表明,恒转速条件下可靠度预测误差均小于4.1%,变转速条件下预测误差也不超过9.4%。乏信息理论是灰色系统理论、模糊集合理论、信息熵原理、自助原理、贝叶斯原理甚至经典统计学相关知识的有效融合。因此,用乏信息理论知识对滚动轴承性能变异评估时,往往需要各种理论知识的巧妙结合,绝非仅仅依赖某一种理论知识,这也体现了工程实际问题的复杂性和多变性。