[發(fā)明專利]一種多特征指標(biāo)錐齒輪健康狀態(tài)評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910965903.6
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110844111B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊天旸;李新民;金小強;張先輝;孫偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國直升機設(shè)計研究所
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于直升機健康監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多特征指標(biāo)錐齒輪健康狀態(tài)評估方法，包括：獲取正常齒輪的第一振動試驗數(shù)據(jù)和特定故障齒輪的第二振動試驗數(shù)據(jù)；計算試驗數(shù)據(jù)的均方根；計算試驗數(shù)據(jù)的偏斜度；計算試驗數(shù)據(jù)的基于邊頻帶分析的狀態(tài)指標(biāo)；計算試驗數(shù)據(jù)的差分信號的狀態(tài)指標(biāo)；獲取均方根、偏斜度、基于邊頻帶分析的狀態(tài)指標(biāo)、差分信號的狀態(tài)指標(biāo)分別對特定故障的敏感程度；采用敏感程度高的指標(biāo)作為該特定故障的評估指標(biāo)，對錐齒輪健康狀態(tài)進(jìn)行評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直升機健康監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多特征指標(biāo)錐齒輪健康狀態(tài)評估方法。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，在機械故障導(dǎo)致的直升機飛行事故中，68％的事故可歸咎于動力裝置和傳動系統(tǒng)的故障。直升機尾傳動系統(tǒng)作為傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)為無冗余的單通道復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故障后果嚴(yán)重，同時其復(fù)雜度和集成度高，維護保障困難，維護成本高，對其進(jìn)行故障診斷十分有必要。

目前，國內(nèi)外對齒輪的研究主要從時域、頻域、時頻域開展，具體由相關(guān)的方法獲得齒輪的嚙合頻率及其諧波成分以及轉(zhuǎn)速頻率及其諧波成分，分析正常狀態(tài)與故障狀態(tài)相應(yīng)頻率對應(yīng)的幅值，驗證方法的有效性，但對于齒輪方面的研究還有其他思路——由健康狀態(tài)指標(biāo)方法對其進(jìn)行研究。斯圖爾特、麥克法登以及扎克雷奇等三人各自出版了相關(guān)領(lǐng)域的三本經(jīng)典著作；登普西等人總結(jié)了識別齒輪健康狀態(tài)的方法，著重討論了這些方法在FAA和美國陸軍直升機的應(yīng)用，目前國外對基于振動的齒輪故障探測進(jìn)行了改進(jìn)，但檢驗故障探測算法的經(jīng)驗數(shù)據(jù)非常少。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多特征指標(biāo)錐齒輪健康狀態(tài)評估方法，通過時域同步平均預(yù)處理方法，去除環(huán)境噪聲影響；由對不同特征指標(biāo)進(jìn)行計算，比較健康狀態(tài)與故障狀態(tài)下指標(biāo)值的差異，從而達(dá)到對錐齒輪健康狀態(tài)進(jìn)行評估的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

一種多特征指標(biāo)錐齒輪健康狀態(tài)評估方法，所述方法包括：

獲取正常齒輪的第一振動試驗數(shù)據(jù)和特定故障齒輪的第二振動試驗數(shù)據(jù)；

計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的均方根和第二振動試驗數(shù)據(jù)的均方根；

計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的偏斜度和第二振動試驗數(shù)據(jù)的偏斜度；

計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的基于邊頻帶分析的狀態(tài)指標(biāo)和第二振動試驗數(shù)據(jù)的基于邊頻帶分析的狀態(tài)指標(biāo)；

計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的差分信號的狀態(tài)指標(biāo)和第二振動試驗數(shù)據(jù)的差分信號的狀態(tài)指標(biāo)；

獲取均方根、偏斜度、基于邊頻帶分析的狀態(tài)指標(biāo)、差分信號的狀態(tài)指標(biāo)分別對特定故障的敏感程度；

采用敏感程度高的指標(biāo)作為該特定故障的評估指標(biāo)，對錐齒輪健康狀態(tài)進(jìn)行評估。

本發(fā)明技術(shù)方案的特點和進(jìn)一步的改進(jìn)為：

(1)獲取正常齒輪的第一振動試驗數(shù)據(jù)和特定故障齒輪的第二振動試驗數(shù)據(jù)之后，對所述第一振動試驗數(shù)據(jù)和第二振動試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行時域同步平均TSA預(yù)處理，得到正常齒輪的N組數(shù)據(jù)和特定故障齒輪的N組數(shù)據(jù)。

(2)計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的均方根和第二振動試驗數(shù)據(jù)的均方根，均方根具體計算為：式中x為一次采集的數(shù)據(jù)序列，i為數(shù)據(jù)采集批次，N為一次數(shù)據(jù)采集的次數(shù)。

(3)計算第一振動試驗數(shù)據(jù)的偏斜度和第二振動試驗數(shù)據(jù)的偏斜度，偏斜度具體計算為：式中x為一次采集的數(shù)據(jù)序列，i為數(shù)據(jù)采集批次，N為一次數(shù)據(jù)采集的次數(shù)。為數(shù)據(jù)序列x的均值。