[發明專利]一種行星齒輪箱健康狀態評估方法

有效

• 申請號: 201610036846.X
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105716857B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 趙建民;宋文淵;李海平;溫亮;倪祥龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍械工程學院
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司13100
• 代理人: 張杰

技術領域

本發明屬于行星齒輪箱健康狀態評估技術領域，具體涉及一種行星齒輪箱健康狀態評估方法。

背景技術

行星齒輪箱通常被廣泛用于風機、直升機、起重機等大型復雜機械裝備中。目前對機械設備傳動系統的健康狀態評估研究多數以定軸傳動系統為研究對象。但許多新設備的傳動系統由復雜的行星傳動機構和平行軸傳動機構共同構成，且實際運行狀況通常是變化的，結構的復雜和工況的變化使得行星傳動機構的退化模式、特征頻率等內容較定軸傳動機構更為復雜，理論分析和計算的難度也隨之增加，這就給相應的健康狀態評估工作帶來了巨大的困難。行星齒輪箱振動信號的特征提取是其健康狀態評估的關鍵步驟，提取出對外界工況變化不敏感而對設備本身健康狀態變化敏感的特征參數對監測設備的性能以及退化過程非常重要，近年來有很多研究機構和學者在這一領域進行了深入的研究和積極的探索。Casimir等提出了一個基于特征選擇和近鄰準則的汽車發動機健康狀態評估模型，改善了電子工業的健康狀態評估流程；成都電子科技大學的Liu和Qu等采用混合核特征選擇和核Fisher分類的降維方法對行星齒輪箱故障等級進行診斷，實驗證明，二者結合比單獨應用其中一個的效果更好；軍械工程學院的張星輝等提出了一種新的特征參數和一種新的特征參數提取方法，分別是基于AR模型的能量比和可以提高齒輪故障產生脈沖幅值的窄帶干擾消除方法，并成功應用于齒輪箱的健康狀態評估和壽命預測等等。旋轉機械設備在運行的過程中會產生大量帶有其運行狀態信息的振動信號，如果設備發生故障，在其頻譜上就會有所反應，通常是特定頻率信號幅值的增加。原則上，通過將目前采集的振動信號與之前正常狀態下的振動信號進行對比分析就可以對設備的健康狀態進行評估，但在實際操作過程中這樣的對比并不是很有效，因為對大量振動信號直接進行對比分析是非常困難的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能對行星齒輪箱實現故障定位的行星齒輪箱健康狀態評估方法。

為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種行星齒輪箱健康狀態評估方法，其包括如下步驟：

(1)采集待診斷設備的原始振動信號；采集與待診斷設備結構相同的設備的正常狀態下信號、太陽輪故障狀態下信號、行星輪故障狀態下信號和齒圈故障狀態下信號；

(2)將所述原始振動信號進行經驗模態分解，得到K個固有模態函數c₁(t),c₂(t),…,c_K(t)；

(3)計算原始振動信號X的能量值得到原始振動信號能量值其中，x_Xi為原始振動信號的離散序列，是與系統采樣頻率對應的采集點處的振動信號幅值，N表示采集點的總數；分別計算K個固有模態函數c₁,c₂,…,c_K的能量值得到K個固有模態函數能量值其中分別為固有模態函數c₁,c₂,…,c_K的離散序列，是與系統采樣頻率對應的采集點處的振動信號幅值，N表示采集點的總數；

(4)分別計算所述K個固有模態函數能量值與原始振動信號能量值E_x(t)的比值，得到K個比值，將所述K個比值按從大到小的順序排列，得到比值排列，從所述比值排列中選擇前P個比值其中P為大于1小于K的整數；

(5)將所述比值排列中剩余的K-P個比值對應的固有模態函數疊加到一起，作為第P+1個固有模態函數；

(6)特征向量提取：

進行組合特征參數計算，并提取特征向量；

分別計算P+1個固有模態函數的組合特征參數，得到P+1個固有模態函數組合特征參數由固有模態函數組合特征參數得到固有模態函數特征向量

抽取P+1個所述正常狀態下信號，分別計算P+1個正常狀態下信號的組合特征參數，得到P+1個正常狀態下信號組合特征參數由正常狀態下信號組合特征參數得到正常狀態下信號特征向量抽取P+1個所述太陽輪故障狀態下信號，分別計算P+1個太陽輪故障狀態下信號的組合特征參數，得到P+1個太陽輪故障狀態下信號組合特征參數由太陽輪故障狀態下信號組合特征參數得到太陽輪故障狀態下信號特征向量

抽取P+1個所述行星輪故障狀態下信號，分別計算P+1個行星輪故障狀態下信號的組合特征參數，得到P+1個行星輪故障狀態下信號組合特征參數由行星輪故障狀態下信號組合特征參數得到行星輪故障狀態下信號特征向量