[發(fā)明專利]一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010738810.2
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111947920B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯會斌;湯文亮;張榮峰;樂昱;宗一
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌龍行港口集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/027
• 代理公司: 南昌賢達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發(fā)明涉及設(shè)備齒輪故障預(yù)測診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法，包括步驟一：失效數(shù)據(jù)采集；步驟二：平均值計(jì)算；步驟三：數(shù)據(jù)集合；步驟四：模型建立；步驟五：工作數(shù)據(jù)采集；步驟六：數(shù)據(jù)分析；步驟七：故障預(yù)測診斷，有益效果為：本發(fā)明通過設(shè)置威布爾分布模型，從而利用數(shù)據(jù)分析計(jì)算，建立了失效形式與壓力變化分布之間的對應(yīng)模型，從而對齒輪的失效形式進(jìn)行預(yù)測和診斷，從而便于及時(shí)做出連接位置的調(diào)節(jié)和維護(hù)，大大提高了齒輪的使用壽命；通過設(shè)置不同周期的數(shù)據(jù)集合，從而使得數(shù)據(jù)的采集更加準(zhǔn)確，通過計(jì)算平均值代表齒輪各齒牙的數(shù)據(jù)，從而真實(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)壓力的變化，使得模型計(jì)算后得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確科學(xué)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)備齒輪故障預(yù)測診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法。

背景技術(shù)

威布爾分布在可靠性工程中被廣泛應(yīng)用，尤其適用于機(jī)電類產(chǎn)品的磨損累計(jì)失效的分布形式。由于它可以利用概率值很容易地推斷出它的分布參數(shù)，被廣泛應(yīng)用于各種壽命試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理。

現(xiàn)有的齒輪傳動設(shè)備中，由于齒輪之間的嚙合擠壓，極容易造成齒輪連接的失效，而齒輪的失效對設(shè)備內(nèi)部的損傷較大，失效的形式主要為磨損、擠壓變形和斷裂，對應(yīng)齒牙之間的壓力變化為逐漸減小、逐漸增大和壓力消失。

為此提供一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法，以解決對齒輪轉(zhuǎn)動之間的故障預(yù)測和診斷問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于威布爾分布的設(shè)備故障診斷方法，該設(shè)備故障診斷方法包含以下步驟：

步驟一：失效數(shù)據(jù)采集，將多組已失效的設(shè)備齒輪壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)號采集，并按照失效的形式：磨損、變形和斷裂三種方式進(jìn)行分組，采集得到第一周期壓力數(shù)據(jù)；

步驟二：平均值計(jì)算，對步驟一中三組的不同失效故障形式的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，按照第二周期的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)得到該周期內(nèi)壓力的平均值；

步驟三：數(shù)據(jù)集合，將步驟二中得到的平均值隨周期的疊加放入數(shù)據(jù)集合中，并將數(shù)據(jù)集合轉(zhuǎn)化為曲線圖；

步驟四：模型建立，將步驟三中得到的數(shù)據(jù)集合代入威布爾分布模型中，通過計(jì)算分析輸出壓力變化分布對應(yīng)的最大概率范圍，從而將概率范圍與失效形式一一對應(yīng)；

步驟五：工作數(shù)據(jù)采集，通過壓力傳感器對正在工作的一對設(shè)備齒輪進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)采集，調(diào)取齒輪的壓力采集數(shù)據(jù)，并按照步驟二和步驟三中的計(jì)算方式得到齒輪周期壓力平均值變化曲線圖；

步驟六：數(shù)據(jù)分析，將步驟五中計(jì)算得到的數(shù)據(jù)集合代入威布爾分布模型中進(jìn)行計(jì)算，從而得出壓力變化的模型；

步驟七：故障預(yù)測診斷，根據(jù)步驟六中得到的壓力變化模型對比步驟四中建立的變化概率分布，輸出對應(yīng)的失效形式，從而對工作的齒輪進(jìn)行故障預(yù)測診斷，并通過步驟五中的得到的變化曲線圖分析變化的趨勢，預(yù)測失效的時(shí)間。

優(yōu)選的，步驟一中所述第一周期時(shí)間為轉(zhuǎn)動齒輪之間單個(gè)齒牙從接觸、嚙合到轉(zhuǎn)動分離的時(shí)間長度，第一周期時(shí)間內(nèi)通過壓力傳感器采集得到嚙合時(shí)單一的擠壓壓力數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，步驟二中所述第二周期時(shí)間長度為齒輪嚙合一圈的時(shí)間，第二周期時(shí)間內(nèi)得到與齒牙數(shù)相同數(shù)量的擠壓壓力數(shù)據(jù)值，所述平均值為第二周期內(nèi)擠壓壓力的疊加和除以齒牙數(shù)得到的數(shù)值。

優(yōu)選的，步驟三中所述數(shù)據(jù)集合包括多組連續(xù)的第二周期時(shí)間段得到的壓力平均值集合，所述曲線圖的相鄰數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間為第二周期的時(shí)長。

優(yōu)選的，步驟四中所述壓力變化的形式為逐漸減小、逐漸增大和壓力消失，將多組數(shù)據(jù)中壓力變化的形式與失效形式相對應(yīng)，得出壓力變化分布概率與失效形式的對應(yīng)模型。