一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法.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CN107101827A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710465402.2(22)申请日2017.06.19(71)申请人苏州微著设备诊断技术有限公司地址215211江苏省苏州市吴江区黎里镇汾湖大道558号(72)发明人王琇峰高鹏(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.G01M13/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法(57)摘要一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法，首先测得输入轴轴转速脉冲信号和输入轴扭矩信号；对扭矩信号进行去均值处理；利用转速脉冲信号对扭矩信号做时域同步平均处理TSA处理，目标频率分别为输入轴和输出轴的转频；计算时域同步平均处理TSA处理后扭矩信号的均方根值，将其作为齿轮状态监测的指标；将不同时刻采集到的扭矩信号提取的指标绘制成齿轮状态监测曲线；本发明利用转速脉冲信号和扭矩信号实现对低速重载齿轮的状态监测，及时发现早期故障，对齿轮的设计和加工有重要的意义，在齿轮研发试验等领域具有很高的应用价值。CN107101827ACN107101827A权利要求书1/1页1.一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在主动齿轮轴处安装扭矩传感器和光电转速传感器；步骤二，利用数据采集设备，同步采集光电转速传感器测得的转速脉冲信号T(t)与扭矩传感器测得的扭矩信号y(t)，转速脉冲信号T(t)对应的转速脉冲离散信号Tn＝T(n),n＝1,2,3…N，扭矩离散信号yn＝y(n)，n＝1,2,3…N，其中采样间隔为ds，fs为采样频率，采样点数为N；步骤三，对扭矩信号y(t)进行去均值处理，得到扭矩随时间的波动，式中，表示去均值之后的扭矩信号；步骤四，利用转速脉冲离散信号Tn对扭矩离散信号yn作时域同步平均处理TSA，目标频率分别为低速轴和高速轴转频；步骤五，计算时域同步平均信号的均方根值作为齿轮状态监测的指标；步骤六，绘制齿轮的状态监测趋势。2.根据权利要求1所述的一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法，其特征在于：以目标频率为输入轴转频，时域同步平均处理TSA实现步骤如下：1)利用转速脉冲信号T(t)的上升沿将扭矩离散信号yn分成p段，上升沿对应前一段的结束时刻和后一段的起始时刻；2)对分割后的每一段信号进行插值处理，保证每段点数相同，插值处理之后每段信号点数为M；3)对插值后的p段信号相加，取平均值，时域同步平均信号表示为：式中，表示经过时域同步平均后的信号，表示经过插值之后的分割信号，p表示分割段数。2CN107101827A说明书1/3页一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法技术领域[0001]本发明涉及机械故障诊断技术领域，特别涉及一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法。背景技术[0002]在矿山机械、风力发电、大型船舶等领域，齿轮通常在低速重载的工况下运转，恶劣的工作环境导致低速重载齿轮裂纹乃至断齿故障时有发生。从消除事故隐患，降低人员财产损失，提升企业的经济效益等角度考虑，对低速重载齿轮进行在线检测具有重大现实意义。目前，基于振动测量与分析的技术在齿轮故障诊断领域取得了成功，各种新技术、新方法不断涌现。然而在低速重载齿轮的故障诊断领域仍面临以下问题：(1)齿轮的振动信息从故障源到传感器经过一个复杂的传递路径(齿轮-轴-轴承-箱体)，信号信噪比低；(2)低速重载齿轮振动信号的特征频率低，振动及速度不敏感，容易淹没在其他设备的振动信号及其背景噪声中。上述原因导致基于振动测量与分析的技术用于低速重载齿轮的在线检测效果不理想，不能及时发现低速重载齿轮的早期裂纹等故障。因此，有必要寻找一种全新的适合低速重载齿轮的状态检测方法。发明内容[0003]为克服现有技术缺点，本发明的目的在于提供了一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法，用于及时发现齿轮的裂纹缺陷及其演变趋势。[0004]为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：[0005]一种低速重载齿轮裂纹故障在线检测方法，包括以下步骤：[0006]步骤一，在主动齿轮轴处安装扭矩传感器和光电转速传感器；[0007]步骤二，利用数据采集设备，同步采集光电转速传感器测得的转速脉冲信号T(t)与扭矩传感器测得的扭矩信号y(t)，转速脉冲信号T(t)对应的转速脉冲离散信号Tn＝T(n),n＝1,2,3…N，扭矩离散信号yn＝y(n)，n＝1,2,3…N，其中采样间隔为ds，fs为采样频率，采样点数为N；[0008]步骤三，对扭矩信号y(t)进行去均值处理，得到扭矩随时间的波动，[0009][0010]式中，表示去均值之后的扭矩信号；[0011]步