[發明專利]齒圈載荷分布檢測系統與方法

有效

• 申請號: 202011353541.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112595443B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 邵毅敏;郭冬春;李洪武;張玉東;曾笠玲;許晉;丁曉喜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

1.一種齒圈載荷分布檢測系統，其特征在于，包括若干個應變微型感知單元和若干個加速度微型感知單元，應變微型感知單元設置在齒圈的內外齒齒根，且在齒圈的周向均勻排布，所述加速度微型感知單元均勻設置在齒圈端面；

還包括AD采樣模塊、控制模塊和數據處理模塊；

所述AD采樣模塊分別與應變微型感知單元和加速度微型感知單元的輸出端連接，用于采集每個感知單元的數據；

所述控制模塊的輸入端與AD采樣模塊的輸出端連接，用于接收AD采樣模塊輸出的數據并對數據采集頻率、長度、觸發形式以及數據存儲進行分配；

所述數據處理模塊與控制模塊的輸出端連接，用于接收控制模塊輸出的信息并對信息進行預處理，以及完成特征數據的邊緣處理與存儲；

所述齒圈載荷分布檢測系統的載荷分布檢測方法包括如下步驟：

步驟一、預設一個加速度閾值，間歇性采集齒圈的振動加速度數據，將采集的振動加速度數據與預設的加速度閾值對比，判斷齒圈是否處于運行狀態；

步驟二、若齒圈處于運行狀態，則啟動多通道同步數據采集，采集應變數據和振動數據；反之，啟動低功率休眠模式；

步驟三、對采集的應變數據和振動數據進行處理，基于映射算法，完成關鍵特征的邊緣處理與存儲；邊緣處理方法為：

S1、根據齒圈的材料彈性模量H，計算出測點的應力σ＝H*ε,ε為應變量；

S2、取所有測點的加速度均值按時間t順序記為信號a(t)，通過對加速度信號a(t)積分獲得齒圈轉速v(t)；

S3、通過齒圈轉速v(t)、輸入軸轉速v₀(t)以及傳動比i，獲得齒圈內外單齒嚙合周期數組VT＝(Vt₁,Vt₂,...,Vt_k)和脈沖長度數組N＝(m₁,m₂,...,m_k)，其中Vt_p表示第p次齒圈單齒嚙合時間，m_p表示第p次單齒嚙合時的采樣長度，p＝1，2，……,k，k為正整數；

S4、通過行星輪系動力學，判斷嚙合力齒面方向，篩選齒根應變有效脈沖信號矩陣δ'_E-i-j＝(δ_E-i-j-1(m₁),δ_E-i-j-2(m₂),...,δ_E-i-j-k(m_k))，其中δ_E-i-j-p(m_p)表示外齒第i個測點組中第j個測點第p次齒圈單齒嚙合時的脈沖信號；其中E表示外齒測點，內齒測點用大寫字母I表示；i表示測點周向序號，i＝1,2,3,4；j表示測點的齒寬方向序號，j＝1,2,3；m₁,m₂,…,m_k表示該測點的脈沖長度，k表示有效脈沖個數；

S5：通過加速度傳感器得到的轉速，插值v(t)重采樣得到具有同一長度有效脈沖信號構成的有效脈沖數組δ_E-i-j＝(δ_E-i-j-1(n),δ_E-i-j-2(n),...,δ_E-i-j-k(n))，n為單個沖擊信號的長度；

S6：更換測點，重復S4和S5，得到所有外齒測點的有效脈沖矩陣δ_E；

S7：利用步驟S1-S6的測試方法，獲得所有內齒測點的有效脈沖矩陣δ_I；

S8：根據下述計算公式，分別計算得到外齒齒寬均載系數K_E-i、浮動沖擊均載系數K_E'、內齒齒寬均載系數K_I-i和行星輪間均載系數K_I'，其中

步驟四、輸出采集的原始數據和邊緣處理特征數據。

2.如權利要求1所述的齒圈載荷分布檢測系統，其特征在于，還包括無線通信模塊，所述數據處理模塊通過無線通信模塊連接有上位機。

3.如權利要求1所述的齒圈載荷分布檢測系統，其特征在于，所述應變微型感知單元為應變片組，應變片組內的應變片等間距設置。