一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法.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CN107608936A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710868167.3(22)申请日2017.09.22(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号(72)发明人何水龙李慧王衍学蒋占四(74)专利代理机构桂林市持衡专利商标事务所有限公司45107代理人陈跃琳(51)Int.Cl.G06F17/14(2006.01)G01M13/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法(57)摘要本发明公开一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，首先，测量并存储行星齿轮箱振动信号；其次，构造多小波对称提升框架，引入调控参数；然后，构建多重分形熵作为自适应匹配准则的评价指标，通过智能优化算法进行多小波的自适应构造，获得与动态信号相匹配的多小波基函数；再经过冗余多小波变换分解；最后，计算每一频段内的故障特征频率处的相对能量比，获得频带相对能量比柱状图，选择故障敏感频带，进而识别和分离出复合故障。本发明能够克服行星齿轮箱传递路径复杂和工况噪声影响，借助自适应多小波构造和敏感特征频带选择，提取分离出行星齿轮箱内齿圈、行星轮和太阳轮早期故障特征。CN107608936ACN107608936A权利要求书1/2页1.一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征在是，其具体包括如下步骤：步骤1、采用加速度振动传感器拾取行星齿轮箱振动信号，该加速度传感器安装在待测行星齿轮箱输入轴端盖上；步骤2、对采集到的振动信号进行多小波基函数的自适应构造；步骤2.1、选定初始多小波以及用于修正多小波的其它小波基函数和多尺度函数的平移量，利用对称条件和消失矩条件构造提升线性方程组，求解欠定条件下的线性方程组获得提升系数，在此过程中引入可调控的自由参数，将提升系数代入提升系数方程并进行Z变换实现多小波的对称提升，完成多小波基函数库的构造；步骤2.2、根据行星齿轮箱故障特征的结构特点，构造归一化多重分形熵作为多小波基函数自适应优化过程中的评价指标，基于智能优化算法获得与故障特征相适应的最优多小波基函数；步骤3、采用最优多小波基函数对所采集的信号进行冗余多小波变换，获得多个分解后的子频带；步骤4、计算每个子频带的故障特征频率处的相对能量比，将相对能量比较高的子频带作为复合故障特征所在的敏感子频带；步骤5、逐一对分解得到的敏感子频带进行Hilbert包络解调处理，提取出行星齿轮箱复合故障相关特征，并进行识别诊断。2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤2.1中，自由参数通过求解欠定条件下的提升系数方程的解确定。3.根据权利要求1所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤2.2的具体过程如下：首先，选择具有合适消失矩的母小波，确定配分函数，并通过质量因子描述配分函数的尺度行为，进而对质量因子进行Legendre变换得到信号的多重分形谱；其次，将信息熵计算引入多重分形谱中，构造多重分形熵，并进行归一化处理得到归一化多重分形熵；最后，基于智能优化算法，以多小波分解后两个小波基函数对应的细节信号的归一化多重分形熵之和最小为优化目标函数进行优化，获得自适应多小波基函数。4.根据权利要求1或3所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤2.2中，智能优化算法为遗传算法。5.根据权利要求1或3所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤2.2中，归一化多重分形熵Hn为：式中，f(αi)为信号的多重分形谱。6.根据权利要求1所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤3中，对多小波基函数进行冗余多小波变换的层数为3层。7.根据权利要求1所述的一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法，其特征是，步骤4中，每个子频带的故障特征频率处的相对能量比r为：2CN107608936A权利要求书2/2页其中fc∈(fc-Δ，fc+Δ)式中，A为平方包络谱的幅值，fc为特征频率，Δ为所选择的频率区间，f＝0～f′为子频带范围。3CN107608936A说明书1/9页一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法技术领域[0001]本发明涉及行星齿轮箱故障检测技术领域，具体涉及一种行星齿轮箱复合故障特征提取方法。背景技术[0002]行星齿轮箱体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力强，也具有多力汇聚或单力分散的优点，广泛应用于新能源汽车、风力发电机、航空航天、船舶等各个行业系统中。由于行星齿轮箱常在高速、重载和强冲击等恶劣环境条件下运行，行星齿轮箱中太阳轮、行星轮和内齿圈等关键零部极易发生磨损、疲劳、断齿和裂纹等多种故障，并进一步诱发其它故障，从而导