[发明专利]一种变速箱的在线检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种变速箱的在线检测装置，包括多个压力传感器、信号处理模块(13)、接口模块(14)和计算机(15)；其特征在于，所述压力传感器分别设置在变速箱(3)的各个中间轴的两端、输入轴和输出轴的箱体上，各个压力传感器分别与信号处理模块(13)相连，信号处理模块(13)和接口模块(14)相连，接口模块(14)和计算机(15)相连。

2.根据权利要求1所述的变速箱的在线检测装置，其特征在于：所述信号处理模块(13)包括多通道低通滤波器(16)、多通道非线性放大器(17)、多通道低幅滤波器(18)和鉴相器；其中：多通道低通滤波器(16)分别与各个压力传感器相连，多通道非线性放大器(17)和多通道低通滤波器(16)相连，多通道低幅滤波器(18)和多通道非线性放大器(17)相连，多通道非线性放大器(17)分别与鉴相器和接口模块(14)相连，鉴相器和接口模块(14)相连；

所述多通道低通滤波器(16)接受各个压力传感器检测到的应力波信号，将应力波信号低通滤波后输出到多通道非线性放大器(17)上；

所述多通道非线性放大器(17)将低通滤波后的信号按信号幅值进行非线性放大后输出到多通道低幅滤波器(18)上；

所述多通道低幅滤波器(18)对放大后的信号进行低幅截断，输出幅值较高的特征信号，并将处理后的变速箱(3)的输入轴和输出轴上的信号输出到接口模块(14)上，将处理后的变速箱(3)的每一个中间轴两端的信号输出到同一个鉴相器上；

所述鉴相器将输入信号中相同的特征信号进行鉴相，将鉴相后的特征信号的幅值信号和相位差信号输出到接口模块(14)上。

3.根据权利要求1所述的变速箱的在线检测装置，其特征在于：所述接口模块(14)包括A/D转换电路和数据传输接口，A/D转换电路和数据传输接口相连，A/D转换电路分别与多通道低幅滤波器(18)和鉴相器相连，数据传输接口和计算机(15)相连。

4.一种变速箱的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测变速箱(3)中间轴两端、输入轴和输出轴的压力产生的应力波信号；

(2)将应力波信号进行低通滤波，将变速箱(3)正常工作产生的高频次振荡信号过滤掉；

(3)对步骤(2)低通滤波后的信号按照信号幅值进行非线性放大，使应力波信号中高幅值信号与低幅值信号在幅值上差别变大；

(4)将步骤(3)产生的信号进行低幅截断，截除正常振动产生的低幅应力波信号和其他传动轴传递的应力波信号，输出表征变速箱(3)运行状态的特征信号；

(5)将步骤(4)中处理后的变速箱(3)输入轴和输出轴上的特征信号进行变速箱(3)输入轴和输出轴齿轮啮合状况的分析；

将步骤(4)中处理后的变速箱(3)中每个中间轴两端的特征信号进行鉴相，根据鉴相后的特征信号的幅值信号分析中间轴上齿轮的啮合质量，根据鉴相后的特征信号的相位差信号判断产生特征信号的信号源齿轮位置。

5.根据权利要求4所述的一种变速箱的在线检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中变速箱(3)输入轴和输出轴齿轮啮合状况的分析过程如下：

将变速箱(3)的输入轴和输出轴的特征信号与多通道低幅滤波器(18)低幅截断时截断阈值相除得到齿轮啮合质量系数；

当齿轮啮合质量系数小于或等于K₁时，齿轮啮合为正常状态；

当齿轮啮合质量系数大于K₁小于或等于K₂时，齿轮啮合处于临界运行状态；

当齿轮啮合质量系数大于K₂小于或等于K₃时，变速箱(3)处于故障状态；

当齿轮啮合质量系数大于K₃时，齿轮啮合处于严重故障状态；

K₁、K₂、K₃为齿轮啮合状态的阈值参数。

6.根据权利要求5所述的一种变速箱的在线检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中变速箱(3)的各个中间轴上齿轮的啮合质量分析和判断产生特征信号的信号源齿轮位置的过程如下：

1)根据齿轮啮合质量系数判断齿轮啮合状态，如果所有的中间轴的齿轮啮合质量系数均小于等于K₁，不需要进行特征信号的信号源位置分析，否则进入步骤2)；

2)提取齿轮啮合质量系数大于K₁的特征信号的相位差信号，根据相位差确定特征信号的信号源位置：

a：当中间轴只有两个处于啮合状态的齿轮时，根据相位差的正负确定信号源的位置，相位差是正值，信号源位于中间轴上信号较强的一端；相位差是负值，信号源靠近中间轴上信号较弱的一端；

b：如果中间轴上有两个以上的处于啮合状态的齿轮，相位差与中间轴相对应的应力波的波速乘积的一半加上中间轴两端的压力传感器的距离的一半即为信号源的位置。