一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法
2023-05-20 04:05:46
專利名稱：一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法
技術領域：
本發明屬於故障診斷技術領域，涉及一種齒輪故障診斷方法，更具體涉及一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法。
背景技術：
齒輪作為機械設備中最常用的傳動方式之一，通過齒的連續嚙合傳遞運動和動力。等高齒錐齒輪作為螺旋錐齒輪的兩大齒制之一，具有傳動平穩、承載能力高、硬齒面刮削技術等特點，從而特別適用於大功率和大扭矩重載傳動領域，是重型高檔數控工具機、汽車傳動系統、航空航天裝備等重要領域中的核心傳動部件。該種齒輪通常在重載、衝擊、變載荷等複雜工況下工作，常產生點蝕、膠合、磨損甚至斷齒等現象，最終導致齒輪發生故障。它的運行狀態是否正常往往直接影響整臺機器的性能，若未能及時發現和排除故障，可能導致整臺機械設備發生故障或中斷，也可能帶來巨大的安全隱患和巨額經濟損失。因此，研究等高齒錐齒輪的故障診斷技術，儘早發現並及時消除故障對於保障機械設備安全、避免事故和巨額經濟損失及提高設備使用性能，具有十分重要的現實意義。國內外許多學者和專家對齒輪故障診斷技術進行了較廣泛而深入的研究，取得了較好的成果並提出了許多技術方案及診斷方法。針對等高齒錐齒輪的故障診斷，可利用的診斷信息很多，包括溫度 ，振動，噪聲等，但振動信號最能直接反應齒輪的狀態，且實現方法也簡單快捷，因此，常將振動信號的特徵信息作為該齒輪的狀態反應。但振動信號一般是非線性、非平穩的複雜信號，且常常夾雜著大量的背景噪聲，使得診斷工作變得十分困難。只有有效地從振動信號中提取出故障特徵信息，才能得到準確的診斷結果。本發明提出了一種基於改進倒頻譜法的齒輪故障診斷方法，能夠快速且準確地提取出等高齒錐齒輪故障中的故障頻率。本發明方法不僅能達到齒輪狀態監測和故障診斷的目的，且為齒輪的故障診斷提供了新方法，為其他旋轉機械複合故障診斷技術提供有效借鑑。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，通過對等高齒錐齒輪振動信號進行分析和處理，準確快速地提取出齒輪故障特徵。本發明為等高齒錐齒輪的故障診斷和特徵提取提供了新方法，為其他旋轉機械複合故障診斷技術提供有效借鑑。本發明是採用以下技術手段實現的:1、利用加速度傳感器對等高齒錐齒輪箱進行測量，採集齒輪加速度振動信號作為待分析信號；2、將採集的待分析信號導入Matlab軟體中，得到原始信號x(t)，對原始信號進行傅立葉變換得到原始信號的功率譜G(f)，對功率譜G(f)取對數變換得到對數功率譜LG (f)，其中，G (f) = | F (X ⑴)|2
3、利用最大熵譜估計法計算對數功率譜LG(f)的最大熵譜，得到改進後的倒頻譜，記對數功率譜LG⑴為序列Y，即計算序列Y的最大熵譜；3.1.在信號自回歸模型中，信號序列的現在值可以視為其過去值的線性組合的一步預測，即:
權利要求
1.一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)利用加速度傳感器對等高齒錐齒輪箱進行測量，採集齒輪加速度振動信號作為待分析信號； 2)將採集的待分析信號導入Matlab軟體中，得到原始信號x(t)，對原始信號進行傅立葉變換得到原始信號的功率譜G (f)，對功率譜G (f)取對數變換得到對數功率譜LG (f)，其中，G(f) = F(x(t)) I2 ； 3)利用最大熵譜估計法計算對數功率譜LG(f)的最大熵譜，得到改進後的倒頻譜，記對數功率譜LG(f)為序列Y，即計算序列Y的最大熵譜； 4)採用Matlab軟體繪製出對數功率譜LG(f)的最大熵譜圖，即改進倒頻譜圖，根據改進後倒頻譜圖中幅值的分布，提取故障特徵信息。
2.根據權利要求1所述的基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，其特徵在於，計算對數功率譜LG (f)序列Y的最大熵譜的步驟包括: ` 3.1)在信號自回歸模型中，信號序列的現在值可以視為其過去值的線性組合的一步預測，即:
全文摘要
本發明公開了一種基於改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，屬於故障診斷技術領域，該方法包括(1)利用加速度傳感器對等高齒錐齒輪箱進行測量，採集齒輪加速度振動信號作為待分析信號；(2)將採集的信號導入Matlab軟體中，得到原始信號，對原始信號進行傅立葉變換和對數變換，得到對數功率譜；(3)根據最大熵譜估計算法計算對數功率譜的最大熵；(4)採用Matlab軟體繪製出對數功率譜的最大熵譜圖(即改進倒頻譜圖)，根據改進倒頻譜圖中幅值的分布，準確地提取齒輪故障特徵信息。本發明方法是一種有效的故障特徵信息提取方法，能夠運用於等高齒錐齒輪的故障診斷中，並能快速準確地提取出故障特徵頻率，最終實現該種齒輪的故障診斷。本發明為等高齒錐齒輪的故障診斷和特徵提取提供了新方法，且為齒輪和其他旋轉機械複合故障診斷技術提供有效借鑑。
文檔編號G01M13/02GK103234750SQ20131013180
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月16日 優先權日2013年4月16日
發明者劉志峰, 羅兵, 張敬瑩, 楊文通, 蔡力鋼 申請人:北京工業大學