[發(fā)明專利]利用矩陣小波變換的行星齒輪箱復合故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210361717.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102879196A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 何正嘉;孫海亮;訾艷陽;曹宏瑞;李兵;陳雪峰;張周鎖
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發(fā)明涉及機械設備故障診斷技術，具體涉及一種行星齒輪箱復合故障診斷方法。

背景技術

工程實踐表明，行星齒輪箱的故障通常并不單一，往往表現(xiàn)為齒輪及軸承的點蝕、剝落、磨損、膠合、裂紋、斷裂、偏心、調制等復合故障。所謂復合故障是指同時發(fā)生兩個或多個互相關聯(lián)、交叉影響的故障。這些復合故障同時或級聯(lián)出現(xiàn)，其振動信號常表現(xiàn)為故障特征的相互耦合。復合故障的產生給故障確診帶來更大的困難。目前，行星齒輪箱故障診斷中廣泛應用的方法是小波變換、二代小波變換和經驗模式分解，而對復合故障診斷缺少行之有效的信號處理方法。因此，研究開發(fā)先進的信號處理技術和方法，實現(xiàn)振動信號中耦合特征分離與故障特征識別，已成為行星齒輪箱故障診斷需要解決的關鍵問題和難點問題。

行星齒輪箱為典型的周轉輪系，其行星齒輪的復合運動包括自轉和公轉，因此行星齒輪箱振動響應比定軸傳動齒輪箱更復雜。其復雜性具體表現(xiàn)為：多模式混淆和振動傳輸路徑復雜導致故障響應微弱；載荷大范圍瞬時波動引起振動強烈的非平穩(wěn)性；多對齒輪嚙合的振動相互耦合造成振動明顯的非線性；低頻特征頻率成分噪聲污染嚴重；動態(tài)響應信號頻譜分布及特征頻率的復雜。現(xiàn)有的定軸齒輪箱故障診斷理論和技術難以解決行星齒輪箱的故障診斷難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種行星齒輪箱復合故障診斷的方法，該方法采用矩陣小波變換將多個故障特征分解到不同分支的信號中進行提取與識別，實現(xiàn)行星齒輪箱齒輪及軸承的點蝕、剝落、磨損、膠合、裂紋、斷裂、偏心、調制等復合故障特征的一次性分離和診斷。

為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種利用矩陣小波變換的行星齒輪箱復合故障診斷方法，其特征在于，包括下述步驟：

（1）矩陣小波變換由多個尺度函數生成向量小波函數，該多個尺度函數和所述向量小波函數共同構成矩陣小波函數，其中，矩陣小波函數由如下多分辨分析生成，設函數Φ=[φ₁(t),φ₂(t),…,φ_r(t)]^T∈L²(R)^r，r∈N，其中φ₁(t),φ₂(t),…,φ_r(t)為多個尺度函數，對j∈Z，定義：

V_j=clos{2^j/2φ_i(2^jt-k):1≤i≤r,k∈Z}

式中，尺度函數空間V_j由閉包函數clos{?}張成，分辨率為2^j；

小波函數空間W_j=clos{2^j/2ψ_i(2^jt-k):1≤i≤r,k∈Z}，是尺度函數空間V_j在V_j+1中的補空間，向量小波函數Ψ=[ψ₁(t),ψ₂(t),…,ψ_r(t)]^T∈L²(R)^r的伸縮和平移張成了W_j空間

矩陣小波函數的兩尺度方程為：

Φ(t)=ΣkHkΦ(2t-k),k∈Z]]>