[發明專利]一種行星齒輪裂紋深度評估方法

在審

• 申請號: 202110185775.0
• 申請日: 2021-02-11
• 公開（公告）號: CN112855922A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馮輔周;吳守軍;萬安;何嘉武;劉鋒;丁闖;江鵬程;張麗霞;朱俊瑧;陳健;樸相范;盧同心;吳春志;田欽文;宋超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: F16H61/12
• 分類號: F16H61/12
• 代理公司: 北京智澤德世專利商標代理事務所(普通合伙) 11934
• 代理人: 馬龍

一種行星齒輪裂紋深度評估方法，通過行星輪系動力學仿真建立故障特征參數?裂紋深度曲線，用行星變速箱的振動信號對行星齒輪的裂紋深度進行評估，包括以下步驟：將行星變速箱置于試驗臺上，進行振動信號采集試驗，獲得行星變速箱的振動信號；用頻譜編輯濾波的方法對行星變速箱的振動信號進行預處理；從步驟S2得到的振動信號中提取故障頻率和嚙合頻率；計算故障特征參數R；將故障特征參數R輸入到已有的故障特征參數?裂紋深度曲線中，求得對應的裂紋深度。其目的在于提供一種試驗周期短、成本低、試驗數據噪聲小，實際應用中效果好，并且所獲得的數據高效準確的行星齒輪裂紋深度評估方法。

技術領域

本發明屬于故障預測與健康管理領域，具體涉及一種行星齒輪裂紋深度評估方法。

背景技術

行星齒輪是行星變速箱中的重要零件，其長時間處于重負載工況，易產生疲勞裂紋，若裂紋未及時處理，則可能進一步擴展導致齒輪的輪齒折斷，造成行星變速箱的損傷。因此，及時發現行星齒輪裂紋，準確評估裂紋深度，以指導維護保養工作，對行星變速箱的正常運行具有十分重要的意義。

行星齒輪裂紋深度的評估，通常通過設定特定的故障特征參數，先用大量試驗數據獲取故障特征參數與裂紋深度的關系，即故障特征參數-裂紋深度曲線；對行星齒輪進行裂紋深度評估時，再測量其振動信號，計算故障特征參數，然后與故障特征參數-裂紋深度曲線進行對比，即可獲得行星齒輪的裂紋深度。但通過試驗獲取故障特征參數-裂紋深度曲線，試驗周期長、成本高、試驗數據噪聲大，實際應用中效果不好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種試驗周期短、成本低、試驗數據噪聲小，實際應用中效果好，并且所獲得的數據高效準確的行星齒輪裂紋深度評估方法。

本發明一種行星齒輪裂紋深度評估方法，通過行星輪系動力學仿真，獲得故障特征參數-裂紋深度曲線，然后采集行星變速箱振動信號，計算故障特征參數，與故障特征參數-裂紋深度曲線進行比對，評估行星齒輪裂紋深度，其包括以下步驟：

S1.將行星變速箱置于試驗臺上，進行振動信號采集試驗，獲得行星變速箱的振動信號；

S2.用頻譜編輯濾波的方法對行星變速箱的振動信號進行預處理；

S3.從步驟S2得到的振動信號中提取故障頻率和嚙合頻率；

S4.計算故障特征參數R；

S5.將故障特征參數R輸入到已有的故障特征參數-裂紋深度曲線中，求得對應的裂紋深度。

所述步驟S4中的故障特征參數R的計算過程如下：

其中f_a是故障頻率，f_m是嚙合頻率，kf_a是故障頻率的k倍頻，X(kf_a)是故障頻率k倍頻的幅值，X(f_m)是嚙合頻率幅值。

所述行星變速箱包括箱體、行星輪系、定軸輪系、主泵和回油泵，所述行星輪系包括太陽齒輪和行星齒輪。

所述步驟S1的振動信號采集試驗，其輸入轉速為600r/min，負載為300Nm，采樣頻率為20kHz，采樣時間為30s。

在步驟S2中，頻譜編輯濾波是將行星變速箱中定軸輪系、主泵、回油泵的嚙合頻率去除。

在步驟S5中，已有的故障參數-裂紋深度曲線是事先由仿真得到的，其仿真過程如下：設置裂紋深度，計算其對應的嚙合剛度，將嚙合剛度代入行星變速箱中行星輪系的動力學模型進行仿真，獲得仿真的振動信號，然后計算故障特征參數R；設置不同的裂紋深度，重復以上步驟，即獲得不同裂紋深度與故障特征參數R的一一對應關系，即故障特征參數-裂紋深度曲線。

本發明行星齒輪裂紋深度評估方法的有益效果如下：