[發明專利]動量輪早期故障頻譜診斷識別方法

有效

• 申請號: 200910311570.1
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN101813560A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 李建華
• 申請（專利權）人: 洛陽軸研科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01H1/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明主要涉及對動量輪的早期故障原因進行診斷的檢測方法。

背景技術

目前動量輪廣泛應用于各種衛星、飛船等宇航器中，利用其？陀螺定軸性？和速度變化所 產生的反作用力矩來穩定或改變衛星的姿態；作為衛星的關鍵單機，其性能直接影響衛星的 控制精度和可靠性，動量輪一旦出現故障將嚴重影響衛星完成主要功能，甚至造成整星報廢 。而且由于動量輪產品交付衛星總裝需要進行半年到一年的各種地面環境試驗考核，其周期 長、試驗費用巨大，而動量輪一旦出現故障，不單各項試驗要重新做，甚至會造成衛星延期 發射；將對經濟效益，特別是社會效益產生很大不良影響。

目前國內外對動量輪早期故障的識別主要是通過測試動量輪的電流或功耗的大小，分析 其變化趨勢，根據經驗進行綜合分析來判斷動量輪是否會出現早期故障，這種識別方法雖相 對簡單、方便，在地面試驗時，可在線檢測分析，但其還具有以下缺點：

(1)由于動量輪是一個相對復雜的系統，引起電流(功耗)大小和變化的原因很多， 有時是多種原因綜合作用，現有技術只是對故障進行識別，無法對造成故障的原因進行科學 、合理的診斷，特別是無法對造成故障的早期原因進行定位；在地面試驗時，動量輪一旦出 現故障，只能對動量輪進行分解，對動量輪的各零部件進行測試分析，才可能找到故障原因 ；動量輪一旦分解，就意味著部分零部件報廢，前期的各項檢測和試驗付之東流。

(2)當動量輪電流的大小和變化在故障臨界點時，由于很難通過經驗分析來判斷原 因和動量輪未來是否產生故障，大多是繼續試驗，一方面當故障明顯時，就很難對故障產生 的初始原因進行定位；另一方面由于沒有及時采取有效措施，往往造成不必要的動量輪報廢 。

因此，對動量輪早期故障原因進行識別和診斷就異常重要。

發明內容

本發明的任務是針對上述缺陷，提供一種可以準確發現動量輪的早期故障及故障原因的 動量輪早期故障原因診斷識別方法，以提高動量輪乃至衛星的可靠性，科學、合理地采取有 效改進措施，降低產品的研制成本。

本發明的技術方案是：動量輪早期故障頻譜診斷識別方法，首先，檢測計算得出靜態下 動量輪中各零部件的固有頻率與動量輪軸承的脈動頻率；然后，動量輪組裝并進行跑合運轉 ，檢測動量輪整體在動態下的時域信號及頻域信號；最后，利用功率譜分析方法分析動量輪 時域信號判斷動量輪是否具有早期故障，根據動量輪的頻域信號的譜峰變化是否出現軸承的 脈動頻率或各零部件固有頻率判斷動量輪的故障點。

在分析動量輪時域信號及頻域信號時分以下幾種情況：

(1)、如果出現明顯的“基礎譜≠0”和/或“連續譜的譜峰群”現象，即可基本判定為動 量輪有早期故障；當“連續譜的譜峰群”中的較大譜峰出現動量輪某零部件的固有頻率時， 可確定為該零部件不合格；

(2)、在動量輪運轉期間內沒有出現明顯的“基礎譜≠0”和/或“連續譜的譜峰群”現象 ，也沒有出現動量輪零部件固有頻率引起的較大譜峰時，可判定動量輪合格，無早期故障；

(3)、在動量輪運轉期間內沒有出現明顯的“基礎譜≠0”和/或“連續譜的譜峰群”現象 ，但出現動量輪零部件固有頻率引起的較大譜峰時，延長跑合時間，如果固頻引起的較大譜 峰變大且時域信號變大，可判定為該零部件不合格，動量輪出現早期故障；如果固頻引起的 較大譜峰和時域信號變小，再延長跑合時間，如果固頻引起的較大譜峰和時域信號繼續變小 或穩定，則判定為動量輪無早期故障；

(4)、當頻域信號僅呈現動量輪軸承的脈動頻率引起的周期或擬周期信號，延長跑合試驗 時間，其時域信號不變或變好，而頻域信號的譜峰數減少，譜峰量級下降或不變，即可判定 動量輪無早期故障，否則為不合格品。

所述的動量輪跑合運轉時間為240小時，每延長一次跑合時間也為240小時，并且需要對 動量輪運轉過程中的兩種以上的轉速及兩個以上的頻段下的時域信號和頻域信號進行檢測。

所述的兩種轉速為3000轉/分鐘和6000轉/分鐘；所述的兩個頻段為0～3906Hz和0～ 5088Hz。

在檢測動量輪的時域信號及頻域信號前，需對動量輪進行預跑合運轉，以達到初始穩定 狀態。

所述預跑合時間為240小時。

在所述動量輪各零部件的固有頻率通過力錘及傳感器測試系統采用寬帶瞬態激勵法進行 測試并經計算獲得。