一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102507186A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102507186A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110340196.5(22)申请日2011.11.01(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人雷亚国林京孔德同韩冬廖与禾王琇峰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人王艾华(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图44页(54)发明名称一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法(57)摘要本发明公开了一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，该方法提出了两个特征参数：滤波信号有效值(filteredrootmeansquare，FRMS)、差谱能量(differencespectrumenergy，DSE)。他们分别从时域和频域对行星齿轮箱的运行状态进行监测，最后将二者结合起来对行星齿轮箱故障进行辨识。本发明的优点在于两个特色参数是针对行星齿轮箱的故障诊断问题而提出，克服了用于定轴齿轮箱状态监测的传统参数如有效值、峭度、FM0、FM4等不能对行星齿轮箱运行状态进行有效监测的不足，因此能够准确地对行星齿轮箱的状态进行监测和故障辨识。CN1025786ACN102507186A权利要求书1/1页1.一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，其特征在于，包括：(1)计算滤波信号有效值FRMS，首先对信号进行滤波，然后计算滤波后信号的有效值；(2)计算差谱能量DSE，首先计算采集的振动信号与该行星齿轮箱的正常振动信号的差谱，然后计算差谱的相应能量，最后对以上能量进行归一化；(3)将上面求得的两个参数结合起来，对行星齿轮箱进行故障辨识。2.如权利要求1所述一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，其特征在于，步骤(1)中：所述的计算滤波信号有效值FRMS，是对传感器采集的振动信号滤波，在理论啮合频率左右各半个行星架调制频率范围内找到频谱幅值的最大值，最大值对应的频率即实际啮合频率，按照相同办法找到2阶、3阶啮合频率，将1-3阶啮合频率左右各6阶行星架调制频率范围之内的信号全部滤除掉，同时滤除掉振动信号中的太阳轮1-5倍转频，最后对滤波之后的时域信号计算有效值，得到FRMS。3.如权利要求1所述一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，其特征在于，步骤(2)中：所述计算差谱能量DSE，首先是对振动信号进行傅里叶变换获得频谱，然后计算振动信号频谱与该行星齿轮箱的正常信号的差谱，之后对差谱中大于0的幅值进行累加，最后将所得差谱累加和除以该信号的所有频率频谱幅值和进行归一化，得到DSE。4.如权利要求1所述一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，其特征在于，步骤(3)中：以第一个特色参数FRMS为纵坐标，以第二个特色参数DSE为横坐标，将两特色参数的结果绘制在一张图上，对行星齿轮箱的故障进行辨识。2CN102507186A说明书1/4页一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法技术领域[0001]本发明属于机械设备故障诊断领域，涉及一种基于特色参数的行星齿轮箱状态监测与故障辨识方法，可以准确的对行星齿轮箱的运行状态进行监测，有效实现行星齿轮箱的故障辨识。背景技术[0002]行星齿轮箱具有重量轻、体积小、传动比大、承载能力强、传动效率高等诸多优点，因此已被广泛应用于风力发电、航空、船舶、冶金、石化、矿山、起重运输等行业的机械传动系统。行星齿轮箱通常工作在低速重载的恶劣环境下，所以太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等关键部件的严重磨损和疲劳裂纹等故障时有发生。[0003]行星齿轮箱其内部结构复杂，一般由太阳轮、行星轮及内齿圈构成。行星齿轮箱中一旦某个部件出现故障，就可能引发连锁反应，导致整个传动系统的停机，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。因此对行星齿轮箱的状态监测与故障诊断变得十分重要。由于行星齿轮箱的复杂内部结构，对其进行状态监测与故障诊断也非常困难。行星齿轮箱不同于各个齿轮以其固定的中心轴旋转的定轴传动齿轮箱。行星齿轮传动系统由太阳轮、多个行星轮、内齿圈和行星架等组成。通常内齿圈固定不动，太阳轮绕自身的中心轴旋转，而几个行星轮不仅绕各自的中心轴自转，同时绕太阳轮的中心轴公转，并与太阳轮和内齿圈同时啮合。因此，行星齿轮箱中齿轮运动是典型的复合运动，其振动响应比定轴传动齿轮箱更为复杂，相应的故障诊断问题具有自身的特点和难点。因此，一些用于定轴齿轮箱的特征参数不能有效地对行星齿轮箱进行状态监测与故障辨识。目前用于定轴齿轮箱状态监测的参数包括有效值(RMS)、峭度(K