一种行星齿轮箱健康状态评估方法.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CN105716857A(43)申请公布日2016.06.29(21)申请号201610036846.X(22)申请日2016.01.20(71)申请人中国人民解放军军械工程学院地址050003河北省石家庄市和平西路97号(72)发明人赵建民宋文渊李海平温亮倪祥龙(74)专利代理机构石家庄新世纪专利商标事务所有限公司13100代理人张杰(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书6页说明书23页附图2页(54)发明名称一种行星齿轮箱健康状态评估方法(57)摘要本发明公开了一种行星齿轮箱健康状态评估方法，其包括采集待诊断设备的原始振动信号的步骤，将原始振动信号进行经验模态分解的步骤，计算原始振动信号能量值的步骤，特征向量提取的步骤，行星齿轮箱健康状态评估的步骤；其有益效果是：提取出的特征通常要比原始信号本身更加稳定，同时也会减少数据的维度，因而使行星齿轮箱健康状态评估方法更有效；本发明适用于非线性和非平稳性振动信号的处理，且能从噪声污染严重的振动信号中提取出所需的特征参数用于健康状态评估；本发明则避免了分析其频谱而直接给出评估结果，所以更加智能化也更容易应用。CN105716857ACN105716857A权利要求书1/6页1.一种行星齿轮箱健康状态评估方法，其特征在于包括如下步骤：（1）采集待诊断设备的原始振动信号；采集与待诊断设备结构相同的设备的正常状态下信号、太阳轮故障状态下信号、行星轮故障状态下信号和齿圈故障状态下信号；（2）将所述原始振动信号进行经验模态分解，得到K个固有模态函数；（3）计算原始振动信号X的能量值得到原始振动信号能量值，其中，xXi为原始振动信号的离散序列，是与系统采样频率对应的采集点处的振动信号幅值，N表示采集点的总数；分别计算K个固有模态函数的能量值得到K个固有模态函数能量值；其中分别为固有模态函数的离散序列，是与系统采样频率对应的采集点处的振动信号幅值，N表示采集点的总数；（4）分别计算所述K个固有模态函数能量值与原始振动信号能量值的比值，得到K个比值，将所述K个比值按从大到小的顺序排列，得到比值排列，从所述比值排列中选择前P个比值；其中P为大于1小于K的整数；（5）将所述比值排列中剩余的K-P个比值对应的固有模态函数叠加到一起，作为第P+1个固有模态函数；（6）特征向量提取：进行组合特征参数计算，并提取特征向量；分别计算P+1个固有模态函数的组合特征参数，得到P+1个固有模态函数组合特征参数；由固有模态函数组合特征参数得到固有模态函数特征向量；抽取P+1个所述正常状态下信号，分别计算P+1个正常状态下信号的组合特征参数，得到P+1个正常状态下信号组合特征参数；由正常状态下信号组合特征参数得到正常状态下信号特征向量；抽取P+1个所述太阳轮故障状态下信号，分别计算P+1个太阳轮故障状态下信号的组合特征参数，得到P+1个太阳轮故障状态下信号组合特征参数；由太阳轮故障状态下信号组合特征参数得到太阳轮故障状态下信号特征向量；抽取P+1个所述行星轮故障状态下信号，分别计算P+1个行星轮故障状态下信号的组合特征参数，得到P+1个行星轮故障状态下信号组合特征参数；由2CN105716857A权利要求书2/6页行星轮故障状态下信号组合特征参数得到行星轮故障状态下信号特征向量；抽取P+1个所述齿圈故障状态下信号，分别计算P+1个齿圈故障状态下信号的组合特征参数，得到P+1个齿圈故障状态下信号组合特征参数；由齿圈故障状态下信号组合特征参数得到齿圈故障状态下信号特征向量；（7）欧式距离计算：计算所述固有模态函数特征向量与所述正常状态下信号特征向量之间的欧式距离D1；计算公式如下：计算所述固有模态函数特征向量与所述太阳轮故障状态下信号特征向量之间的欧式距离；计算公式如下：计算所述固有模态函数特征向量与所述行星轮故障状态下信号特征向量之间的欧式距离；计算公式如下：3CN105716857A权利要求书3/6页计算所述固有模态函数特征向量与所述齿圈故障状态下信号特征向量之间的欧式距离；计算公式如下：（7）行星齿轮箱健康状态评估:比较所述欧式距离D1、欧式距离D2、欧式距离D3和欧式距离D4的大小，选择所述欧式距离D1、欧式距离D2、欧式距离D3和欧式距离D4中最小的一个进行行星齿轮箱健康状态评估；如果欧式距离D1最小，则行星齿轮箱健康状态为正常状态；如果欧式距离D2最小，则行星齿轮箱健康状态为太阳轮故障状态；如果欧式距离D3最小，则行星齿轮箱健康状态为行星轮故障状态；如果欧式距离D4最小，则行星齿轮箱健康状态为齿圈故障状态。2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮箱健康状态评估方法，其特征在于所述组合特征参数计算方法如下：（1）特征参