[發(fā)明專利]一種通過電信號(hào)殘差向量信號(hào)識(shí)別齒輪箱故障的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710029730.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN108303250A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚志武;常祝;劉鎮(zhèn)武;廖湘湘;周湘平;李成;耿瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/02
• 分類號(hào): G01M13/02
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本發(fā)明公開了一種通過電信號(hào)殘差向量信號(hào)識(shí)別齒輪箱故障的方法，包括以下步驟：輸入電信號(hào)殘差向量信號(hào)、電信號(hào)殘差向量信號(hào)判斷處理。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)故障診斷，特別是一種通過電信號(hào)殘差向量信號(hào)識(shí)別齒輪箱故障的方法。

背景技術(shù)

行星齒輪箱具有重量輕、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、直升機(jī)、船舶、冶金、石化、礦山、起重運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的復(fù)雜機(jī)電裝備系統(tǒng)。行星齒輪箱某一個(gè)部件出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致機(jī)電系統(tǒng)的停機(jī)，產(chǎn)生昂貴的修理和維修費(fèi)用，甚至造成災(zāi)難性的事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。行星齒輪箱早期故障檢測(cè)與識(shí)別對(duì)于優(yōu)化維修周期、減小經(jīng)濟(jì)損失有著十分重要的意義。

齒輪箱的振動(dòng)監(jiān)測(cè)是目前行星齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷動(dòng)態(tài)信號(hào)處理技術(shù)研究中開展最早、研究最多、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣的一種診斷技術(shù)，但是振動(dòng)監(jiān)測(cè)也存在一些缺點(diǎn)和弊端：

1)振動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)傳感器安裝位置十分敏感。

2)容易被外部干擾產(chǎn)生的噪聲信號(hào)影響

3)在某些應(yīng)用上，在旋轉(zhuǎn)部件上安裝傳感器或高溫環(huán)境、小空間等情況會(huì)難于進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

4)在行星齒輪箱振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，由于旋轉(zhuǎn)的行星齒輪和固定振動(dòng)傳感器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)信號(hào)傳遞過程中，由于傳遞路徑和傳遞部件的影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的振動(dòng)頻譜非常復(fù)雜，難于進(jìn)行故障信號(hào)提取和診斷。

非介入檢測(cè)方式無傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)(電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)分析)利用電機(jī)電信號(hào)對(duì)行星齒輪箱進(jìn)行診斷，將感應(yīng)電機(jī)作為傳感器，直接提取電機(jī)電信號(hào)諧波而獲得相關(guān)信息，不會(huì)對(duì)原系統(tǒng)產(chǎn)生干擾而且容易安裝傳感器和測(cè)量，可大大降低診斷成本同時(shí)提高信號(hào)的準(zhǔn)確性，從而一定程度上取代對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外，雖然振動(dòng)監(jiān)測(cè)仍然是使用最廣泛的檢測(cè)技術(shù)，但是電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于異步電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)與分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種通過電信號(hào)殘差向量信號(hào)識(shí)別齒輪箱故障的方法。

實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種通過電信號(hào)殘差向量信號(hào)識(shí)別齒輪箱故障的方法，包括以下步驟：輸入電信號(hào)殘差向量信號(hào)、電信號(hào)殘差向量信號(hào)判斷處理。

所述的輸入電信號(hào)殘差向量信號(hào)步驟中，電信號(hào)殘差向量信號(hào)是通過建立齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流信號(hào)的耦合模型，使用時(shí)間步長(zhǎng)積分法和單側(cè)正常接觸算法求解耦合模型，使用邏輯加權(quán)衍生動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法對(duì)耦合電信號(hào)進(jìn)行處理，最后得到的齒輪箱的電信號(hào)殘差向量信號(hào)。

所述的電信號(hào)殘差向量信號(hào)判斷處理步驟，其具體為：

(1)電信號(hào)殘差向量信號(hào)調(diào)制解壓恢復(fù)原始信號(hào)時(shí)間軸信號(hào)長(zhǎng)度。

(2)相關(guān)峭度反褶積方法對(duì)電信號(hào)殘差向量信號(hào)的濾波處理。

(3)相關(guān)峭度分析對(duì)電信號(hào)殘差向量信號(hào)計(jì)算得到相關(guān)峭度值。

(4)采用Talaf時(shí)域向量評(píng)價(jià)方法對(duì)電信號(hào)殘差向量信號(hào)分析，建立相關(guān)峭度值曲線。

(5)Thikat時(shí)域向量評(píng)價(jià)方法引入相關(guān)峭度值曲線監(jiān)測(cè)，設(shè)定故障閥值。

(6)監(jiān)測(cè)Thikat值達(dá)到閥值時(shí)，到達(dá)故障報(bào)警。

所述電信號(hào)殘差向量信號(hào)判斷處理步驟(2)中，利用相關(guān)峭度反褶積法濾波，首先確定電信號(hào)殘差信號(hào)周期T，計(jì)算步驟(1)得到的信號(hào)的和然后選擇濾波尺寸L，設(shè)定的初始濾波值，計(jì)算濾波后輸出信號(hào)其具體計(jì)算公式為：