[發(fā)明專利]一種齒輪故障特征提取方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410192108.5
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN104006962A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭瑜;孔佑炳;伍星;劉暢;賀瑋;謝金葵
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種齒輪故障特征提取方法及系統(tǒng)，屬于故障診斷技術(shù)與信號處理分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

包絡(luò)分析是目前被廣泛應(yīng)用的一種振動特征提取技術(shù)，能夠?qū)π盘枦_擊成分進(jìn)行有效地提取。包絡(luò)分析需要確定中心頻率和帶寬進(jìn)行帶通濾波，再用Hilbert（希爾伯特）變換提取該頻段的信號包絡(luò)。但是濾波中心頻率和帶寬的選擇，需要操作者掌握豐富的先驗(yàn)知識及歷史數(shù)據(jù)，否則在對濾波中心頻率和帶寬的選擇時會產(chǎn)生分析誤差，不能達(dá)到利用包絡(luò)分析對故障進(jìn)行診斷的目的。

本發(fā)明所提出的方法，不需要操作人員依靠先驗(yàn)知識和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波參數(shù)的選取，只需根據(jù)齒輪齒數(shù)及其所在軸的轉(zhuǎn)頻，選取齒輪嚙合頻率或其倍頻作為中心頻率f_o、設(shè)置合適的帶寬Δf_o作為濾波參數(shù)，即可進(jìn)行包絡(luò)分析。在對濾波中心頻率和帶寬選擇是更加方便簡單，而且準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種齒輪故障特征提取方法及系統(tǒng)，選取齒輪嚙合頻率或其倍頻作為中心頻率f_o、設(shè)置合適的帶寬Δf_o作為帶通濾波器的濾波參數(shù)，解決了濾波參數(shù)確定過程中，操作人員需要依靠先驗(yàn)知識和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波參數(shù)的選取問題及傳統(tǒng)算法中手干擾沖擊引起的參數(shù)提取不準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種齒輪故障特征提取方法，包括：

信號采集模塊，用于通過加速度傳感器和電渦流傳感器分別獲取齒輪故障振動信號及鍵相脈沖信號；

信號處理模塊，用于對齒輪故障振動信號及鍵相脈沖信號進(jìn)行降噪處理；

特征提取模塊，用于對降噪處理后的信號進(jìn)行基于FFT的頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對齒輪故障信息的提取。

所述齒輪故障振動信號及鍵相脈沖信號是時域信號。

所述信號處理模塊具體為：

用于對鍵相脈沖信號按階比跟蹤計(jì)算方法獲得小齒輪軸的等角度采樣時標(biāo)T_n，再根據(jù)齒輪傳動比i得到所選參考軸的等角度采樣時標(biāo)T_n1；

對工況下的齒輪故障振動信號，選取齒輪嚙合頻率或其倍頻作為中心頻率f_o、設(shè)置合適的帶寬Δf_o作為最優(yōu)帶通濾波器參數(shù)對齒輪故障振動信號進(jìn)行濾波，濾波后的信號進(jìn)行包絡(luò)得到時域復(fù)包絡(luò)信號；

再對提取出的時域復(fù)包絡(luò)信號在所選參考軸等角度采樣時標(biāo)T_n1上進(jìn)行線性插值，得到復(fù)包絡(luò)角域信號c_o(T_n1)，最后對復(fù)包絡(luò)角域信號的實(shí)部和虛部分別進(jìn)行同步平均運(yùn)算，得到復(fù)包絡(luò)角域同步平均信號。

所述特征提取模塊具體為：對同步平均后的角域復(fù)包絡(luò)信號，進(jìn)行基于FFT的頻譜分析，得到階比譜，并與齒輪故障理論階比特征進(jìn)行對比：

如果處于理論階比譜值正負(fù)0.1范圍內(nèi)出現(xiàn)突出的譜線，則可以確定齒輪存在故障。

所述T_n1=iT_n；n=1,2,3…K，n1=1,2,3…K1，K=i×K1，K為輸入軸的脈沖數(shù)，K1為參考軸的脈沖數(shù)，i為齒輪傳動比。

所述濾波后的信號進(jìn)行包絡(luò)指采用Hilbert變換進(jìn)行包絡(luò)提取。

一種齒輪故障特征提取系統(tǒng)，包括：

信號采集模塊，用于通過加速度傳感器和電渦流傳感器分別獲取齒輪故障振動信號及鍵相脈沖信號；

信號處理模塊，用于對齒輪故障振動信號及鍵相脈沖信號進(jìn)行降噪處理；

特征提取模塊，用于對降噪處理后的信號進(jìn)行基于FFT的頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對齒輪故障信息的提取。

本發(fā)明的工作原理是：

所述輸入軸等角度采樣時標(biāo)是按階比跟蹤計(jì)算公式獲取：