齿轮故障诊断方法.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CN110044610A(43)申请公布日2019.07.23(21)申请号201910413369.8(22)申请日2019.05.17(71)申请人苏州德姆斯信息技术有限公司地址215000江苏省苏州市高新区竹园路209号苏州创业园2栋1810室(72)发明人张玉斌包继华姜雪(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人姚姣阳(51)Int.Cl.G01M13/021(2019.01)G01M13/028(2019.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称齿轮故障诊断方法(57)摘要本发明揭示了一种齿轮故障诊断方法，包括如下步骤：S1、将加速度传感器固定设置于齿轮箱的检测区域，利用加速度传感器采集齿轮箱的加速度振动信号；S2、对加速度振动信号进行积分处理，得到速度频域信号；S3、根据齿轮箱内齿轮的转速和齿数分别得到齿轮的1X、2X、3X啮合频率及相对应的转速边带；S4、依据速度频域信号分别获取齿轮在1X、2X、3X啮合频率下啮合频率的幅值和转速边带的幅值；S5、分别判断齿轮在1X、2X、3X啮合频率下的啮合频率和转速边带是否正常，并最终判断出齿轮是否故障。本发明利用加速度积分、频谱分析，强化了齿轮的故障信号，进而完成了齿轮故障诊断，诊断结果真实准确。CN110044610ACN110044610A权利要求书1/2页1.一种齿轮故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将加速度传感器固定设置于齿轮箱的检测区域，利用加速度传感器采集齿轮箱的加速度振动信号；S2、对S1中所得到的加速度振动信号进行积分处理，得到速度频域信号；S3、根据齿轮箱内齿轮的转速和齿数分别得到齿轮的1X、2X、3X啮合频率及相对应的转速边带；S4、依据S2中得到的速度频域信号分别获取齿轮在1X、2X、3X啮合频率下啮合频率的幅值和转速边带的幅值；S5、依据S4中的结果，分别判断齿轮在1X、2X、3X啮合频率下的啮合频率和转速边带是否正常，并最终判断出齿轮是否故障。2.根据权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于：在S2中，所述积分处理的方式为频域积分或时域积分。3.根据权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，在S2中，所述积分处理的方式为频域积分，具体包括如下步骤：根据傅立叶变换，将加速度信号表示为a(t)＝Aejωt其中，a(t)为加速度在频率ω的傅立叶分量，A为对应a(t)的系数，j为虚数，速度信号为加速度信号的积分，即其中，v(t)为速度在频率ω的傅立叶分量，记V为v(t)对应的系数，得到即其中，Vi为速度在频率ωi的傅立叶分量，Ai为加速度在频率ωi的傅立叶分量，j为虚数。4.根据权利要求3所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，S2具体包括如下步骤：S21、对加速度振动信号进行快速傅立叶变换，得到加速度频域数据；S22、根据公式进行积分的频域变换、获得积分数据，转换公式为其中，ωi为第i个角频率分量，N为数据点数，δω为角频率间隔、即δω＝2π*fs/N、fs为采样频率；S23、对S22中得到的积分数据进行相位变换、得到速度频域信号，相位变换公式为Vi＝-imag(Vi)+real(Vi)*j2CN110044610A权利要求书2/2页其中，Vi为第i点速度，imag(Vi)为Vi的虚部，real(Vi)为Vi的实部，j为虚数。5.根据权利要求4所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，S2还包括如下步骤：S24、对S23中得到的速度频域信号进行快速傅立叶逆变换，得到速度时域信号，再对速度时域信号进行均方根值计算、得出速度有效值，随后将所述速度有效值与预设标准值进行比较，若所述速度有效值接近或高于预设标准值，则判断设备可能存在故障、继续对设备进行分析，若所述速度有效值远低于预设标准值，则判断设备没有故障、无需继续对设备进行分析。6.根据权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，S3具体包括如下步骤：S31、计算齿轮的1X、2X、3X啮合频率，啮合频率GMF的计算公式为其中，z1、z2分别为主、从动齿轮的齿数，n1、n2分别为主、从动齿轮的每分钟转速，1X、2X、3X啮合频率指GMF的1倍、2倍和3倍，S32、获取与所述啮合频率相对应的转速边带，所述转速边带为啮合频率附近低于啮合频率但高于其他频率的幅值，且其横坐标与啮合频率的差值为齿轮转速的整数倍频率幅值信号。7.根据权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，S4具体包括如下步骤：S41、依据速度频域信号获取齿轮在1X啮合频率下啮合频率的幅值；S42、依据速度频域信号获取齿轮在1X啮合频率下各转速边带的幅值；S43、重复步骤S41、S42，分别获取齿轮在2X、3X啮合频率下啮合频率