一種齒輪故障診斷平臺及齒輪故障診斷方法
2023-06-09 23:22:46
專利名稱：一種齒輪故障診斷平臺及齒輪故障診斷方法
技術領域：
本發明涉及齒輪故障診斷技術領域，特別涉及一種齒輪故障診斷平臺及齒輪故障診斷方法。
背景技術：
目前，齒輪故障診斷實驗臺是用來模擬齒輪故障的實驗臺，通過對齒輪加載，採集齒輪故障下的故障信號振動分析，建立診斷資料庫，為齒輪故障診斷提供有效的依據。振動分析是在齒輪故障實驗臺上應用各種動態測試儀器採集、記錄和分析齒輪中振動部件的振動時頻域信號變化。振動分析技術通過對振動部位的時頻域分析確定故障產生的部位。振 動信號處理主要包括時域分析、頻域分析和時頻域分析等。振動診斷的關鍵是怎樣提取微弱的故障信息並進行故障模式識別。目前振動故障信息特徵提取與模式識別方法有主成分分析、多維尺度變換、流形學習、線性判別、貝葉斯分類法、支持向量機等方法。由於齒輪故障的複雜性，通常要求對齒輪多類故障判別。然而，主成分分析等線性降維方法在處理非線性結構數據時效果不佳；非線性降維主要是通過局部保持映射等流形學習方法，這種方法只考慮高維數據的局部和全局結構，沒有考慮樣本數據點間的類別信息，是非監督分類。這些方法故障分類識別率不夠理想。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種齒輪故障診斷平臺及齒輪故障診斷方法，提高診斷速度和精確度，提高了故障識別的能力。本發明通過下述技術方案實現一種齒輪故障診斷平臺，包括臺架、電機、減速器、聯軸器、數據採集卡、轉速扭矩傳感器、聯軸器、加速度傳感器、齒輪箱、節油閥、聯軸器、磁粉加載器、張力控制器、振動分析儀及計算機；電機輸出的軸聯接減速器、減速器通過聯軸器與轉速扭矩傳感器連接，轉速扭矩傳感器與齒輪箱連接，齒輪箱與磁粉加載器連接；所述磁粉加載器與張力控制器連接；所述電機、轉速扭矩傳感器、加速度傳感器分別與數據採集卡連接，所述數據採集卡與振動分析儀及計算機連接。所述電機還設置有調速器，所述齒輪箱還設置有油溫傳感器。一種齒輪故障診斷方法，包括下述步驟I)主成分分析特徵提取數據採集卡在採樣頻率內，通過加速度傳感器採集齒輪箱振動加速度信號，振動分析儀及計算機對該加速度信號分析，使用主成分分析方法的映射矩陣映射到線性子空間，線性子空間表示為(X1, X2, X3,...，XmI ；2)核變換將(X1, X2, X3, , XmI通過核方法變換高維的核空間，並核空間的特徵向量進行降維，實現有監督核局部保持映射算法，提取非線性特徵，定義Ω是一種非線性映射，將原始樣本數據空間Rn映射到高維的核特徵空間，ΨΩ是變換矩陣，在高維核空間中，使用局部保持映射思想對核空間的映射向量進行特徵提取Ζω = (Ψω)τΩ (X)，尋找到數據點集合Iz1, Z2, Z3, . . . ZnI，並使這些數據點在高維非線性核映射空間中滿足如下方程
權利要求
1.一種齒輪故障診斷方法，其特徵在於包括下述步驟 1)主成分分析特徵提取數據採集卡在採樣頻率內，通過加速度傳感器採集齒輪箱振動加速度信號，振動分析儀及計算機對該加速度信號分析，使用主成分分析方法的映射矩陣映射到線性子空間，線性子空間表示為(X1, X2, X3,, XmI ； 2)核變換將(X1,x2, X3,, xj通過核方法變換高維的核空間，並核空間的特徵向量進行降維，實現有監督核局部保持映射算法，提取非線性特徵，定義Ω是一種非線性映射，將原始樣本數據空間Rn映射到高維的核特徵空間，ΨΩ是變換矩陣，在高維核空間中，使用局部保持映射思想對核空間的映射向量進行特徵提取Ζω = (Ψω)τΩ (X)，尋找到數據點集合Iz1, Z2, Z3, . . . zj，並使這些數據點在高維非線性核映射空間中滿足如下方程
2.一種齒輪故障診斷平臺，其特徵在於包括臺架、電機、減速器、聯軸器、數據採集卡、轉速扭矩傳感器、聯軸器、加速度傳感器、齒輪箱、節油閥、聯軸器、磁粉加載器、張力控制器、振動分析儀及計算機；電機輸出的軸聯接減速器、減速器通過聯軸器與轉速扭矩傳感器連接，轉速扭矩傳感器與齒輪箱連接，齒輪箱與磁粉加載器連接；所述磁粉加載器與張力控制器連接；所述電機、轉速扭矩傳感器、加速度傳感器分別與數據採集卡連接，所述數據採集卡與振動分析儀及計算機連接。
3.根據權利要求2所述的齒輪故障診斷平臺，其特徵在於所述電機還設置有調速器，所述齒輪箱還設置有油溫傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種齒輪故障診斷平臺及齒輪故障診斷方法，在該平臺上通過模擬齒輪故障採集振動信號，採用改進的局部保持投影算法與貝葉斯分類器結合，通過貝葉斯分類器正確分類率來判斷模式識別的效果，通過振動加速度傳感器測量齒輪故障的振動信號，先採用主成分分析，然後採用核變換、構造最鄰近圖、求映射空間等；根據多故障分類下貝葉斯分類器分類識別。與主成分分析、拉普拉斯算法、局部保持投影相比，改進的局部保持投影故障識別率大大提高。改進的局部保持投影算法與貝葉斯分類器結合的故障模式識別方法提高了故障識別率和精確度，提高了齒輪的故障模式識別的效果。本發明結構簡單，為齒輪的故障識別提供了一個高精度的診斷平臺。
文檔編號G01M13/02GK102889987SQ201210252340
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者謝小鵬, 肖海兵, 馮偉, 黃博 申請人:華南理工大學