[發明專利]一種傳動軸損傷檢測方法及檢測裝置

有效

• 申請號: 201610979738.6
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN106568598B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 向家偉
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

一種傳動軸損傷檢測方法及檢測裝置。先用渦流位移傳感器非接觸測量傳動軸四路振動信號，進而提出隨機減量增強經驗模式分解方法，提取四路信號的共振頻率并取平均，得到損傷傳動軸頻率，作為基于有限元模型的損傷診斷數據庫的輸入，最后利用粒子群方法定量診斷出傳動軸損傷。本發明方法及基于DSP芯片的四通道傳動軸檢測裝置能克服傳動軸檢測環境噪聲的影響，適合于傳動軸實際運行條件；不需人為參與能夠自動識診斷出傳動軸損傷引起的頻率變化；并能自動地診斷出傳動軸損傷位置和嚴重程度。

技術領域

本發明屬于機械結構故障診斷技術領域，涉及一種傳動軸損傷檢測方法及檢測裝置。

背景技術

目前，隨著國家經濟的飛速發展，社會對機械裝備的需求日益擴大。作為機械裝備關鍵核心部件傳動軸，其損傷問題導致的安全事故時有發生。究其原因，機械裝備中傳動軸普遍缺乏必要的損傷快速檢測方法與裝置是主要原因之一。就機械裝備而言，由于工作條件惡劣，致使傳動軸承受很大的沖擊負荷與隨機激勵，極易出現由疲勞破壞引起的損傷故障。若能及時準確識別傳動軸損傷程度，必將能夠為傳動軸智能維修提供技術支持，提高機械裝備整體運行安全性和可靠性，避免惡性事故。

近30年來，基于結構振動信息的主軸、梁板等結構裂紋識別技術已經引起了工程結構裂紋識別領域研究者的廣泛關注，包括無模型(英文Non Model-Based)的方法和有模型(英文Model-Based)的方法兩大類。基于模型的方法是新近發展起來的一種具有誘人應用前景的方法，如：基于小波有限元模型，結合經驗模態分析和頻率等高線的轉軸裂紋定量識別方法。該方法通過正、反問題相結合，可定量識別出主軸結構裂紋存在位置和程度，并在實驗室研究中取得了較好的效果。然而，針對工作條件惡劣、環境振動噪聲大、并且運行中的機械裝備傳動軸損傷快速檢測裝置，目前由于缺乏適用的方法而未見報道。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種傳動軸損傷檢測方法及檢測裝置。

本發明的技術方案是：一種傳動軸損傷檢測方法，包含以下步驟：

1)利用隨機減量增強經驗模式分解方法，分別提取傳感器P_m測量得到的四路振動信號的第一階平均本征模式分量d₁(t)的隨機減量信號d₁(τ)，并通過快速傅里葉變換(FFT)，得到損傷傳動軸五階固有頻率然后對四組頻率取平均，得到損傷傳動軸五階平均固有頻率其中m＝1、2、3、4；

2)構建損傷診斷數據庫：其中F_j為相對損傷程度α和相對損傷位置β的函數表達式，H為轉軸損傷發生程度，L為轉軸長度，D為轉軸直徑，α＝H/D，β＝L₁/L，并以步驟1)中獲得的損傷傳動軸五階平均固有頻率為輸入，構建粒子群方法優化模型：為有限元模型計算得到的損傷結構前五階固有頻率；

3)利用α＝H/D，從損傷診斷數據庫中定量診斷出傳動軸損傷相對損傷程度α和相對損傷位置β，并通過α＝H/D和β＝L₁/L得到損傷位置和發生程度的實際尺寸。

所述隨機減量增強經驗模式分解方法的步驟如下：

a、添加噪聲水平為N_l的白噪聲n_i(t)(i＝1,2,…,q)至原始信號序列x(t)，第一階本征模式分量由獲得，其中q表示平均次數，為第一階殘余分量；

b、以不同的白噪聲n_i(t)通過重復分解q次，并對其取平均：

其中，d₁(t)表示第一階平均本征模式分量：

r₁(t)為第一階平均殘余分量：