[發(fā)明專利]一種行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法

有效

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107063681B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 郭瑜;趙磊;伍星;高貫斌;劉暢;謝金葵
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法，屬于故障診斷技術與信號處理分析技術領域。本發(fā)明首先采集信號；然后對采集的原始振動信號進行基于譜峭度的包絡提取，再根據(jù)計算階比跟蹤技術進行等角度重采樣，獲得包絡虛實部角域信號；分別根據(jù)行星輪齒或太陽輪齒與齒圈上距離傳感器最近的齒的嚙合齒序，對嚙合齒序進行重排；通過行星齒輪箱鍵相脈沖信號根據(jù)齒輪傳動比得到行星架鍵相脈沖信號，再根據(jù)行星架鍵相脈沖信號，對行星架每旋轉一圈，利用Tukey窗函數(shù)以五齒寬的窗寬對包絡虛實部角域信號進行加窗截取；對加窗截取信號根據(jù)重排齒序重構；最后進行特征提取。本發(fā)明能夠對行星齒輪箱局部故障進行診斷。

技術領域

本發(fā)明涉及一種行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法，屬于故障診斷技術與信號處理分析技術領域。

背景技術

行星齒輪箱相對于定軸傳動具有傳動比大，體積小，工作平穩(wěn)，承載能力大等優(yōu)點，其廣泛被用于發(fā)電、航空、船舶、石化等行業(yè)的大型機械傳動中。然而，行星齒輪箱通常工作在低速、重載、陣風、等惡劣環(huán)境下，導致齒輪易出現(xiàn)脫落、點蝕、裂紋等故障，一旦出現(xiàn)故障將導致整個系統(tǒng)的停滯，造成損失。

行星齒輪箱采用行星齒輪傳動系統(tǒng)，它遠比定軸傳動系統(tǒng)復雜，以齒圈固定的行星齒輪傳動為例，一個或多個行星齒輪隨著行星架繞著太陽輪固定軸線旋轉，因此行星輪的轉動不僅相對于自身軸線轉動，而且繞著太陽輪公轉，行星輪在與齒圈嚙合的同時還與太陽輪嚙合。對于安裝在固定齒圈上方的振動傳感器，行星輪輪與齒圈嚙合產生的振動信號通過齒圈傳遞到傳感器，太陽輪和行星輪嚙合產生的振動信號則通過行星輪傳遞到齒圈再到傳感器，這兩種嚙合副的嚙合點與傳感器的距離隨著行星架的旋轉而旋轉，因此，對振動監(jiān)測而言傳感器拾取的信號其振動傳遞路徑具有時變性。而且為了受載均勻，通常行星輪的數(shù)量不止一個，其振動信號是多個嚙合振動的復雜疊加。此外，行星齒輪箱通常工作在惡劣的環(huán)境下，導致其運行工況復雜，轉速和負荷等工況參數(shù)的變化將導致其振動信號具有明顯的非平穩(wěn)性，且對早期故障相對較微弱。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法，以用于對行星齒輪箱局部故障進行診斷。

針對行星齒輪箱故障診斷存在的問題，結合包絡弱特征提取、角域信號避免轉速波動、振動分離消除時變振動傳遞路徑影響和同步平均提高信噪比的優(yōu)勢，提出行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法。

本發(fā)明的技術方案是：一種行星齒輪箱時變振動傳遞路徑下的故障特征包絡提取方法，包括：

信號采集步驟：通過加速度傳感器對行星齒輪箱原始振動信號和通過電渦流傳感器對行星齒輪箱鍵相脈沖信號進行多通道同步采樣；

信號處理步驟：首先對原始振動信號進行基于譜峭度的包絡提取，獲得包絡信號，再提取包絡信號虛實部；對包絡信號虛實部根據(jù)計算階比跟蹤技術進行等角度重采樣轉換為準平穩(wěn)信號，獲得包絡虛實部角域信號；分別根據(jù)行星輪齒或太陽輪齒與齒圈上距離傳感器最近的齒的嚙合齒序p_n,g，對嚙合齒序進行重排得到重排齒序；通過行星齒輪箱鍵相脈沖信號根據(jù)齒輪傳動比i得到行星架鍵相脈沖信號，再根據(jù)行星架鍵相脈沖信號，對行星架每旋轉一圈，利用Tukey窗函數(shù)以五齒寬的窗寬對包絡虛實部角域信號進行加窗截取，獲取加窗截取信號；對加窗截取信號根據(jù)重排齒序重構，得到單個行星輪或太陽輪包絡虛實部角域振動分離信號；

特征提取步驟：在獲取行星輪或太陽輪包絡虛實部角域振動分離信號后，分別對其進行同步平均，再將同步平均后的虛實部的角域振動分離信號按照虛實部合成振動分離信號，最后對合成的振動分離信號進行頻譜分析獲得階比譜，完成行星齒輪箱的特征提取，同時，通過階比譜對應的階次信息對行星齒輪箱局部故障進行診斷。

所述信號采集步驟的具體如下：