專利名稱：一種基于改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種齒輪故障診斷方法，更具體涉及一種基于改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法。
背景技術(shù)：
齒輪作為機械設(shè)備中最常用的傳動方式之一，通過齒的連續(xù)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(wěn)、承載能力高、硬齒面刮削技術(shù)等特點，從而特別適用于大功率和大扭矩重載傳動領(lǐng)域，是重型高檔數(shù)控機床、汽車傳動系統(tǒng)、航空航天裝備等重要領(lǐng)域中的核心傳動部件。該種齒輪通常在重載、沖擊、變載荷等復(fù)雜工況下工作，常產(chǎn)生點蝕、膠合、磨損甚至斷齒等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致齒輪發(fā)生故障。它的運行狀態(tài)是否正常往往直接影響整臺機器的性能，若未能及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，可能導(dǎo)致整臺機械設(shè)備發(fā)生故障或中斷，也可能帶來巨大的安全隱患和巨額經(jīng)濟損失。因此，研究等高齒錐齒輪的故障診斷技術(shù)，盡早發(fā)現(xiàn)并及時消除故障對于保障機械設(shè)備安全、避免事故和巨額經(jīng)濟損失及提高設(shè)備使用性能，具有十分重要的現(xiàn)實意義。國內(nèi)外許多學(xué)者和專家對齒輪故障診斷技術(shù)進行了較廣泛而深入的研究，取得了較好的成果并提出了許多技術(shù)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(yīng)齒輪的狀態(tài)，且實現(xiàn)方法也簡單快捷，因此，常將振動信號的特征信息作為該齒輪的狀態(tài)反應(yīng)。但振動信號一般是非線性、非平穩(wěn)的復(fù)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征信息，才能得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。本發(fā)明提出了一種基于改進倒頻譜法的齒輪故障診斷方法，能夠快速且準(zhǔn)確地提取出等高齒錐齒輪故障中的故障頻率。本發(fā)明方法不僅能達到齒輪狀態(tài)監(jiān)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(zhuǎn)機械復(fù)合故障診斷技術(shù)提供有效借鑒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于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(zhǔn)確快速地提取出齒輪故障特征。本發(fā)明為等高齒錐齒輪的故障診斷和特征提取提供了新方法，為其他旋轉(zhuǎn)機械復(fù)合故障診斷技術(shù)提供有效借鑒。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的:1、利用加速度傳感器對等高齒錐齒輪箱進行測量，采集齒輪加速度振動信號作為待分析信號；2、將采集的待分析信號導(dǎo)入Matlab軟件中，得到原始信號x(t)，對原始信號進行傅里葉變換得到原始信號的功率譜G(f)，對功率譜G(f)取對數(shù)變換得到對數(shù)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(shù)功率譜LG(f)的最大熵譜，得到改進后的倒頻譜，記對數(shù)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(xiàn)在值可以視為其過去值的線性組合的一步預(yù)測，即:
權(quán)利要求
1.一種基于改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟: 1)利用加速度傳感器對等高齒錐齒輪箱進行測量，采集齒輪加速度振動信號作為待分析信號； 2)將采集的待分析信號導(dǎo)入Matlab軟件中，得到原始信號x(t)，對原始信號進行傅里葉變換得到原始信號的功率譜G (f)，對功率譜G (f)取對數(shù)變換得到對數(shù)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(shù)功率譜LG(f)的最大熵譜，得到改進后的倒頻譜，記對數(shù)功率譜LG(f)為序列Y，即計算序列Y的最大熵譜； 4)采用Matlab軟件繪制出對數(shù)功率譜LG(f)的最大熵譜圖，即改進倒頻譜圖，根據(jù)改進后倒頻譜圖中幅值的分布，提取故障特征信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，其特征在于，計算對數(shù)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(xiàn)在值可以視為其過去值的線性組合的一步預(yù)測，即:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于改進倒頻譜法的等高齒錐齒輪故障診斷方法，屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)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，采集齒輪加速度振動信號作為待分析信號；(2)將采集的信號導(dǎo)入Matlab軟件中，得到原始信號，對原始信號進行傅里葉變換和對數(shù)變換，得到對數(shù)功率譜；(3)根據(jù)最大熵譜估計算法計算對數(shù)功率譜的最大熵；(4)采用Matlab軟件繪制出對數(shù)功率譜的最大熵譜圖(即改進倒頻譜圖)，根據(jù)改進倒頻譜圖中幅值的分布，準(zhǔn)確地提取齒輪故障特征信息。本發(fā)明方法是一種有效的故障特征信息提取方法，能夠運用于等高齒錐齒輪的故障診斷中，并能快速準(zhǔn)確地提取出故障特征頻率，最終實現(xiàn)該種齒輪的故障診斷。本發(fā)明為等高齒錐齒輪的故障診斷和特征提取提供了新方法，且為齒輪和其他旋轉(zhuǎn)機械復(fù)合故障診斷技術(shù)提供有效借鑒。
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(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者劉志峰, 羅兵, 張敬瑩, 楊文通, 蔡力鋼 申請人:北京工業(yè)大學(xué)