[發明專利]基于輸入輸出扭矩動力學特性的行星齒輪系統故障監測方法

有效

• 申請號: 201810064031.1
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN110082101B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 曹明;馬晶瑋
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/028
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

本發明提供一種基于輸入輸出扭矩動力學特性的行星齒輪系統故障監測方法。該行星齒輪系統故障監測方法在行星齒輪箱的輸入輸出軸安裝扭矩傳感器；對輸入軸的扭矩信號進行時域、頻域或時頻域混合分析，再將所得的時域、頻域或時頻域混合分析結果乘除以變速比，得到輸入扭矩信號Tq_in；對輸出軸的扭矩信號進行時域、頻域、時頻域混合分析，得到輸出扭矩信號Tq_out；以Tq_out、Tq_in和Tq_out的比較結果用來得到齒輪箱故障診斷特征指示。

技術領域

本發明涉及齒輪系統故障檢測方法。

背景技術

行星齒輪系統是齒輪風扇發動機構型的關鍵部件；行星齒輪系統故障監測對于該型發動機的可靠運行至關重要。傳統的齒輪系統故障監測主要依賴于安裝于輸入/輸出軸及齒輪箱蓋上的加速度傳感器。

CN102449457B公開了一種用于包括行星齒輪系的齒輪箱狀況監控的系統和方法，其中通過對加速度計轉速計等傳感器信號進行FFT分析，產生與所監控的齒輪箱系統相關的頻率特性，從而判定齒輪系故障。

齒輪系故障包括軸承、齒輪、軸系故障等特征都只能從安裝在齒輪箱和輸入輸出軸箱蓋上的加速度傳感器信號來提??；這就意味著故障信號需要從故障點經過支承件傳遞至箱蓋，然后才被收集。經過這一傳遞路徑，故障信號會衰減，畸變，從而導致特征提取困難。所以，傳統的基于安裝在箱蓋上的振動傳感器信號的故障特征提取有較高的誤診和漏檢率。

發明內容

本發明提供一種基于輸入輸出扭矩動力學特性的行星齒輪系統故障監測方法。

本發明提供一種基于輸入輸出扭矩動力學特性的行星齒輪系統故障監測方法，其中，在行星齒輪箱的輸入輸出軸安裝扭矩傳感器；對輸入軸的扭矩信號進行時域、頻域或時頻域混合分析，再將所得的時域、頻域或時頻域混合分析結果乘除以變速比，得到輸入扭矩信號Tq_in；對輸出軸的扭矩信號進行時域、頻域、時頻域混合分析，得到輸出扭矩信號Tq_out；以Tq_out、Tq_in和Tq_out的比較結果用來得到齒輪箱故障診斷特征指示。

本發明提出直接采用輸入和輸出的扭矩信號為主，其主要優勢是，扭矩信號直接反映各類齒輪故障所導致的載荷變化，是比加速度信號更直接的故障指示。通過比較輸入和輸出信號的動力學特征，并進行時域和頻域分析，可以得到基于扭矩的故障狀態指示(Condition Indicator-CI)。

附圖說明

本發明的上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為行星齒輪系統。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便于充分理解本發明，但是本發明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本發明的保護范圍。

如圖1所示，適合于齒輪風扇發動機構型的行星齒輪系統包括太陽輪1、行星輪2、外環齒輪3，在太陽輪1上連接的輸入軸4上布置有輸入扭矩傳感器5，多個行星輪2安裝在行星架6上，行星架6的軸上安裝有輸出扭矩傳感器7，此外，還可以在行星架6上布置輸出端加速度計8，在外環齒輪3、輸入軸4上布置輸入端加速度計9。圖1中示出的輸入軸和輸出軸同軸的行星齒輪系統，對于不同軸的行星齒輪系統后述的監測方法也同樣適應。加裝加速度計的主要目的是故障融合。