一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法.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CN110132579A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910513567.1(22)申请日2019.06.14(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号申请人苏州微著设备诊断技术有限公司(72)发明人王琇峰李若松区瑞坚(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人贺建斌(51)Int.Cl.G01M13/021(2019.01)权利要求书2页说明书4页附图5页(54)发明名称一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法(57)摘要一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法，利用磁电式转速传感器具有时标功能的优点，生成键相信息并进行角度域重采样；然后通过两次复解析解调和滤波从磁电式转速传感信息中逐步分离出齿轮故障信息，通过前后采集数据的对比判断齿轮是否存在退化趋势；齿轮出现退化趋势后，分析齿轮系统固有频率，结合第二次复解析解调结果判断齿轮故障形式；本发明可有效地对车桥齿轮进行状态监测并判断齿轮故障类型，无需采集键相信息，信号信噪比高、稳定性好不易误判。CN110132579ACN110132579A权利要求书1/2页1.一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用磁电式转速传感器采集齿轮箱运行过程中的信号s(t)，其中t代表时间；确认待分析齿轮副主动轮齿数z1、从动轮齿数z2、输入轴齿圈齿数n1和输出轴齿圈齿数n2，齿圈齿数满足n1,n2＞z1,z2，以主动轮旋转周期为1阶，计算输入轴齿圈齿通过阶次fc1、齿轮啮合阶次fm1、主动轮转频fz1和从动轮转频fz2；步骤2：设计一个以输入轴齿圈齿通过频率fz1·fc为中心频率，滤波带宽为0.5fz1的滤波器H(f)；对步骤1中信号s(t)进行滤波，得到信号sk(t)；滤波器H(f)频响函数的表达式如下：式中fc1为输入轴齿圈齿通过阶次，fz1为主动轮转频；步骤3：统计信号sk(t)过零点次数，记录信号sk(t)中每n个过零点位置，生成时标信号k(t)；步骤4：利用步骤3得到的时标信号k(t)对步骤1的信号s(t)进行角度域重采样，得到角度域信号s(a)，其中a代表角度；步骤5：使用复解析解调，对步骤4得到的角度域信号s(a)进行解调，得到信号q1(a)，解调的中心阶次取输入轴齿圈齿通过阶次fc1，解调的阶次取fc1±i,fc1±fm1±i,式中fm1为齿轮啮合阶次，i＝1,2,3；步骤6：设计一个滤波器带宽为fm-3.5阶的低通滤波器H1(a)，对步骤5得到的信号q1(a)进行低通滤波，得到信号q1d(a)，并计算信号q1d(a)的均方根值rmsq1；低通滤波器H1(a)的频响函数表达式为：式中fm1为齿轮啮合阶次；步骤1-6中的信号s(t)、信号sk(t)、时标信号k(t)、角度域信号s(a)、信号q1(a)和信号q1d(a)为基准数据；步骤7：重复步骤1-步骤6，采集20组数据，计算20组数据rmsq1的平均数，设置为基准值K；步骤8：再重复步骤1-步骤6，直至新采集数据rmsq1值高于2倍基准值K，确认齿轮箱状态出现退化；步骤9：使用复解析解调，对步骤5中获得的信号q1(a)进行解调，得到信号q2(a)，解调的中心阶次取齿轮啮合阶次fm1，解调的阶次取fm1±i，式中fm1为齿轮啮合阶次，i＝1,2,3；计算信号q2(a)的均方根值rmsq2；步骤10：在齿轮退化后数据中寻找齿轮系统固有频率fg，设计以n·fz1+fg为中心频率，带宽为5fz的滤波器H2(a)，对基准数据与退化后的步骤1中信号s(t)进行滤波，得到信号q3(t)，计算信号q3(t)的均方根值rmsq3；步骤11：对比基准数据与齿轮退化后数据rmsq2和rmsq3值，判断主动轮是否存在故障；步骤12：以从动轮旋转周期为1阶，计算输出轴齿圈齿通过阶次fc2，齿轮啮合阶次fm2，重2CN110132579A权利要求书2/2页复步骤1-步骤11，判断从动轮是否存在故障。2.根据权利要求1所述的一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法，其特征在于：所述的步骤11中，若退化后数据rmsq2值出现趋势性变化，rmsq3值没有出现趋势性变化，判断齿轮存在裂纹故障；退化后数据rmsq3值出现趋势性变化，rmsq2值没有出现趋势性变化，判断齿轮存在剥落故障；若退化后数据rmsq2值和rmsq3值均出现趋势性变化，判断齿轮既存在裂纹故障，又存在剥落故障；若退化后数据rmsq2和rmsq3值均未出现趋势性变化，判断齿轮箱存在其他与轴有关的故障。3CN110132579A说明书1/4页一种基于磁电式转速传感器的齿轮健康状态监测方法技术领域