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滚动轴承作为旋转机械中应用最为广泛、最易损坏的零部件,对其运行状态进行准确认知、预测其健康服役时间,进而提供有效的维修决策,是保障机械设备能够健康高效工作的关键内容。文章根据比例风险模型能够将装备故障规律统一性和个体状态劣化过程特殊性进行有效结合的能力、实时状态监测数据进行设备可靠性及时更新的能力、针对性的为轴承寿命预测与故障维修策略提供依据的能力,进行如下内容研究:(1)简要介绍威布尔分布的2种表现形式,将其引入比例风险模型形成威布尔比例风险模型(Weibull proportional hazards model,WPHM),并对WPHM的具体表现形式进行分析说明,揭示WPHM基准风险率函数为二参数形式原因。讨论WPHM协变量离散取值规则及参数求解方法:(1)提出离散协变量“阶跃假设”,分析“右阶跃”规则存在弊端以此确认协变量取值方式为“左阶跃”;(2)探索WPHM参数分步计算原理,在基准风险率函数参数已知情况下,结合优化理论原理,将极大似然函数作为目标函数,建立WPHM的极大似然优化估计模型,并利用改进收缩因子粒子群算法MCFPSO实现剩余参数的快速收敛。(2)轴承运行寿命判断关键即WPHM中协变量发展趋势预测。文章以灰色理论为基础,首先利用粒子群算法优化原灰色模型GM(1,1)内部参数,构成PGM(1,1)预测方法;随后引入模糊数学理论,将原始数据拟合产生历史相对误差对后续数据预测的影响进行模糊处理;最后结合马尔科夫链预测理论,弥补灰色模型对状态跳变情况预测效果较差的缺陷,形成一种新的组合预测模型PGFM(1,1),实现轴承后续协变量发展趋势的准确预测。(3)利用辛辛那提大学智能维护中心提供的滚动轴承全寿命周期退化试验,对比分析实际剩余寿命、WPHM预测剩余寿命与PGM+WPHM预测剩余寿命3者之间的关系,验证了文章所提寿命预测方法的真实有效性;随后进行以PGM+WPHM为基础的轴承最大可用度维修决策应用,得到三阶段维修时机预测决策图,为轴承维修时间点及有效分配状态监测资源提供合理建议。(4)由于轴承破坏形式主要为结构在周期性变幅载荷作用下产生的疲劳故障失效,因此在文章最后进行了以交变应力循环提取——平均应力修正——累积损伤准则为路线的疲劳寿命计算流程介绍,为滚动轴承疲劳寿命的预测计算提供相应的思路方法。