一种齿轮箱振动信号处理和分析方法.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CN109682597A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201910105458.6(22)申请日2019.02.01(71)申请人朗坤智慧科技股份有限公司地址211106江苏省南京市江宁区长青街23号(72)发明人汪江陈松高阳(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人上官凤栖(51)Int.Cl.G01M13/021(2019.01)G01M13/028(2019.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种齿轮箱振动信号处理和分析方法(57)摘要一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，包括：同步采集参考轴转速信号、参考轴振动信号和非参考轴振动信号；由参考轴转速信号识别转速脉冲沿，计算每两个脉冲之间的瞬时转速，同时对脉冲沿时间序列进行插值计算，得到等角度采样时间序列；对参考轴振动信号进行抗混滤波，再由等角度采样时间序列对参考轴振动信号进行插值采样，得到参考轴等角度振动信号；由参考轴脉冲沿时间序列得到非参考轴虚拟的脉冲沿时间序列，经过瞬时转速计算、等角度采样时间序列计算、数字抗混叠滤波和数字重采样，得到非参考轴振动信号的等角度波形。本发明非常适合齿轮箱内部中间轴、行星轮轴和太阳轮轴振动信号的分析、故障特征提取和诊断，以及任何多轴系转动机械系统。CN109682597ACN109682597A权利要求书1/1页1.一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、使用多通道高速同步采集卡，同步采集参考轴转速信号、参考轴振动信号和非参考轴振动信号；步骤二、由参考轴转速信号识别转速脉冲沿，自动计算每一个脉冲沿到达的时间，计算每两个脉冲之间的瞬时转速，同时对脉冲沿时间序列进行插值计算，得到等角度采样时间序列，即相对于参考轴的等角度采样序列；步骤三、对参考轴振动信号进行数字抗混叠滤波处理，再由等角度采样时间序列对参考轴振动信号进行插值采样，得到参考轴等角度振动信号；步骤四、由参考轴脉冲沿时间序列，使用插值滤波器对其进行升采样，再使用抽取滤波器进行降采样，得到非参考轴虚拟的脉冲沿时间序列，经过瞬时转速计算、等角度采样时间序列计算、数字抗混叠滤波和数字重采样，得到非参考轴振动信号的等角度波形。2.如权利要求1所述的一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，其特征在于：所述步骤一中，通过转速测量传感器采集参考轴转速信号，转速测量传感器使用电涡流传感器或者光电传感器；通过加速度传感器测量参考轴振动信号和非参考轴振动信号。3.如权利要求1所述的一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，其特征在于：所述步骤二中，首先由给定的阈值对参考轴转速脉冲信号进行阈值检波，识别脉冲信号上升沿或下降沿的脉冲沿时间序列[t0、t1、t2…tn]，然后计算两个脉冲间的时间差dt0=t1-t0，dt1=t2-t1，…，dtn-1=tn-tn-1，计算得到参考轴瞬时转速和瞬时转动频率f；对脉冲沿时间序列进行插值，插值运算采用级联积分梳状CIC插值滤波器，插值系数选为K，级数选择4级，滤波器的梳状部分的差分延时选1，脉冲沿时间序列插值得到的参考轴振动信号等角度采样时间序列为[x0、x1、x2…xKn-1]。4.如权利要求3所述的一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，其特征在于：所述步骤三中，由插值系数K及参考轴瞬时转动频率f，得到参考轴振动信号计算阶比跟踪重采样的采样频率为K*f，根据采样定理确定重采样前的抗混滤波器低通截止频率为K*f/2，采用Kaiser窗FIR低通滤波器对参考轴振动信号进行抗混滤波，删除不需要的高频频率成分，再由等角度采样时间序列[x0、x1、x2…xKn-1]，经线性插值对参考轴振动信号进行插值采样，得到需要的参考轴等角度振动信号。5.如权利要求4所述的一种齿轮箱振动信号处理和分析方法，其特征在于：所述步骤四中，假设参考轴与非参考轴的转速比为N/M，由参考轴脉冲沿时间序列，使用CIC插值滤波器对其进行M倍升采样，再使用CIC抽取滤波器对进行升采样后的序列进行N倍降采样，即可得到非参考轴虚拟的脉冲沿时间序列，再经过非参考轴瞬时转速计算、非参考轴等角度采样时间序列计算、非参考轴振动信号的数字抗混叠滤波和数字重采样，得到非参考轴振动信号的等角度波形。2CN109682597A说明书1/4页一种齿轮箱振动信号处理和分析方法技术领域[0001]本发明属于齿轮箱振动信号分析和故障诊断领域，具体涉及一种基于齿轮箱内部不可见的转轴进行角域等角度采样和故障分析的方法。背景技术[0002]齿轮箱是一种重要的传动设备，具有结构紧凑，变扭矩，变转速，效率高等特点，广泛应用于航空、电力、船舶、矿山、汽车等领域。对于定轴齿轮箱，所有齿轮的几何轴线位置是固定的，