一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法.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CN108362492A(43)申请公布日2018.08.03(21)申请号201810025104.6(22)申请日2018.01.11(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人张伦胡茑庆陈凌陈徽鹏张宇程哲沈建周洋(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人杨采良(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法(57)摘要本发明公开了一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，包括如下步骤：步骤一，数据采集和重采样：同步采集行星轮系多个测点的振动信号和转速脉冲信号，根据行星架旋转的转速脉冲信号进行数据分割和重采样；步骤二，数据提取：从各周期信号中提取出与目标齿轮相关的振动信号，形成组合集；步骤三，振动分离向量重构：根据齿轮啮合时序关系，从组合集中按照一定的映射重构方法，得到各齿轮部件的振动分离向量。该方法操作简便、监测精度高、适用范围广、适用于低转速运行下的行星轮系监测与故障诊断问题。CN108362492ACN108362492A权利要求书1/3页1.一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，数据采集和重采样：同步采集行星轮系多个测点的振动信号和转速脉冲信号，根据行星架旋转的转速脉冲信号进行数据分割和重采样；步骤二，数据提取：从各周期信号中提取出与目标齿轮相关的振动信号，形成组合集；步骤三，振动分离向量重构：根据齿轮啮合时序关系，从组合集中按照一定的映射重构方法，得到各齿轮部件的振动分离向量。2.根据权利要求1所述的一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，其特征在于：所述步骤一的具体流程如下：第一步，数据采集：使用同步采样方法，对多个测点的振动信号以及行星架的转速脉冲信号进行采样，采样要求同步进行，即各通道的采样时钟必须一致；测量并记录加速度传感器和行星轮相对于转速传感器的安装位置，记录齿圈齿数Nr，行星轮齿数Np，太阳轮齿数Ns，行星轮个数NP；第二步，数据分割：以转速脉冲信号为基准，对各通道振动数据进行分割；第三步，数据滤波：对数据进行滤波处理，滤除不相干频率成分；第四步，重采样：对数据进行重采样，消除转速波动造成的各回转周期采样点数不同的影响。3.根据权利要求1所述的一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，其特征在于：所述步骤二的具体流程如下：第一步，计算提取索引：根据行星轮编号和振动传感器编号计算数据提取的中心点索引值；第二步，确定数据长度：设定数据提取窗长，由数据窗长计算提取数据长度；第三步，构成组合集：组合集是一个四维矩阵，这四个维度分别表示传感器编号、行星轮编号、行星架回转周期编号和数据点索引值。4.根据权利要求3所述的一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，其特征在于：所述计算提取索引的过程如下：数据提取位置由提取索引表示，的物理意义为传感器Aj各行星架循环数据某个数据点对应的下标，该数据点与行星轮Pi和传感器Aj对齐的时刻对应；行星轮角Pi的初始角度传感器Ai的安装位置角度为行星轮Pi与传感器Aj的分离角度定义为：式中：mod为模函数，分离角度表示行星轮Pi从初始位置运动到传感器Aj过程中行星架转过的角度；每个行星架周期经过重采样，有个数据点，每两个点之间的间隔为在实际采样过程中，可能未在分离角度处进行采样，数据处理中取与Pi和Ai对准时刻距离最近的点代替，该数据点的索引是：式中：round函数是最近取整函数。5.根据权利要求4所述的一种适用于低转速下行星轮系故障诊断的振动分离方法，其2CN108362492A权利要求书2/3页特征在于：所述确定数据长度的过程如下：设Mv为一个奇数，该奇数表示所需要的数据的TMP数目；那么相应的提取数据点数给定为：lE＝MvNTP，这里Mv为奇数的限制是为了简化后续的分析，因为它处于与相关的波形的中心；提取的数据段的起始位置给定为：从而可得到数据点的范围为：任意传感器Aj和行星轮Pi的组合都可以确定一个数据提取位置，因此，对于有NP个行星轮、NA个传感器的行星轮系故障诊断系统，共有NA×NP个数据提取位置；齿圈相对于传感器位置不变，因此，齿圈振动信号提取长度lE确定方法与行星轮和太阳轮不同；在齿圈振动信号分离流程中，数据长度lE参数确定方法为：使用提取索引确定传感器Aj中数据提取的中间位置，数据起始位置由决定，数据终止位置由决定，即从相邻两个传感器的几何位置中点截取；因此，对于传感器Aj，齿圈振动信号分离的数据提取长度lE为：6.根据