一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110514437A(43)申请公布日2019.11.29(21)申请号201910784595.7(22)申请日2019.08.23(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人侯成刚贠红光(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人孟大帅(51)Int.Cl.G01M13/021(2019.01)G01M13/028(2019.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法及系统(57)摘要本发明公开了一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法及系统，包括以下步骤：(1)将待诊断的行星齿轮箱振动信号，利用阶次跟踪方法分离获取齿轮箱振动信号中的谐波成分；其中，谐波成分包括齿轮啮合振动信号；(2)根据连续窗函数同步平均将齿轮啮合振动信号分解到多个行星轮，获得单个行星轮的啮合振动，实现对行星轮分布式磨损的诊断；(3)待诊断的行星齿轮箱振动信号减掉谐波成分后得到残差信号，残差信号中只包含齿轮和轴承局部损伤引起的冲击信号以及噪声，滤波提取其中的冲击成分，实现对零件局部损伤的监测诊断。本发明可提高齿轮箱故障诊断准确性。CN110514437ACN110514437A权利要求书1/2页1.一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将待诊断的行星齿轮箱振动信号，利用阶次跟踪方法分离获取齿轮箱振动信号中的谐波成分；其中，谐波成分包含齿轮啮合振动信号；(2)根据连续窗函数同步平均将耦合齿轮啮合振动信号分解到多个行星轮，获得单个行星轮的啮合振动，实现对行星轮分布式磨损的诊断；(3)待诊断的行星齿轮箱振动信号减掉谐波成分后得到残差信号，残差信号中只包含齿轮和轴承局部损伤引起的冲击信号以及噪声，滤波提取其中的冲击成分，实现对齿轮、轴承局部损伤的故障诊断。2.根据权利要求1所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，步骤(1)中，阶次跟踪分离齿轮啮合振动信号包含齿轮分布式故障信息；阶次跟踪滤波器提取齿轮啮合频率及其5倍谐频的振动成分，且每个谐频的通带带宽覆盖三倍关键转轴转频的边频带；其中，对于平行级齿轮传动，关键转轴转频为高速轴的转频；对行星齿轮传动来说，关键转轴转频为行星架转频。3.根据权利要求1所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：阶次跟踪分离得到的齿轮啮合振动信号为多个行星轮啮合振动的和信号；根据各行星轮啮合振动之间存在的相位差给所述多个行星轮啮合振动的和信号依次添加具有相位差的连续窗函数，并进行同步平均得到单个行星轮的啮合振动，从而实现对行星轮分布式磨损的诊断。4.根据权利要求3所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，连续窗函数为余弦升幂窗函数，表达式为：其中，i表示行星轮的序号，fc为行星架转频，为行星轮啮合振动之间的相位差，Np为行星轮个数。5.根据权利要求1所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，步骤(3)中，滤波提取其中的冲击成分时具体包括：使用最大相关峭度解卷积对残差信号进行滤波，提取其中的冲击成分。6.根据权利要求5所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，步骤(3)中，残差信号进行滤波具体包括：根据齿轮箱零件局部损伤故障特征频率计算滤波器解卷积周期长度依次对信号进行滤波；对滤波后的信号进行阶次重采样并通过希尔伯特解调求其包络获得零件局部故障信息。7.根据权利要求1所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，步骤(1)中，谐波成分包括每级齿轮啮合振动及5倍的谐频振动，以及原始待诊断振动信号中与啮合振动无关的高能量调幅调频成分。8.根据权利要求1所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，待诊断的行星齿轮箱为多级行星齿轮或平行级齿轮传动。2CN110514437A权利要求书2/2页9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离方法，其特征在于，待诊断的行星齿轮箱振动信号由安装在齿轮箱机箱外侧的加速度传感器采集；转速信息由光电传感器采集。10.一种用于故障诊断的行星齿轮箱振动信号分离系统，其特征在于，包括：谐波成分获取模块，用于将待诊断的行星齿轮箱振动信号，利用阶次跟踪方法分离获取齿轮箱振动信号中的谐波成分；其中，谐波成分包含齿轮啮合振动信号；齿轮分布式磨损诊断模块，用于根据连续窗函数同步平均将齿轮啮合振动信号分解到多个行星轮，获得单个行星轮的啮合振动，实现对行星轮分布式磨损的诊断；零件局部损伤诊断模块，用于待诊