[发明专利]一种变速箱的在线检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种变速箱故障检测和分析的装置和方法，尤其涉及的是一种变速箱的在线检测装置及其检测方法。

背景技术

在工业生产领域的各种机械设备中，广泛使用变速箱进行扭矩和转速的变换。在生产过程中，变速箱质量的好坏只能由工人利用听针来判断，即使发现变速箱工作异常，一般很难具体判断是哪一对齿轮啮合出现了问题，特别是对于变速箱具有多级变速情况下更难判断。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种变速箱的在线检测装置及其检测方法，利用压力传感器检测变速箱运行时齿轮啮合产生的应力波，对应力波信号处理后计算振动幅值和振动源位置判断，确定变速箱中的啮合异常的齿轮所处位置。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括多个压力传感器、信号处理模块、接口模块和计算机；其特征在于，所述压力传感器分别设置在变速箱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相连，信号处理模块和接口模块相连，接口模块和计算机相连。

所述信号处理模块包括多通道低通滤波器、多通道非线性放大器、多通道低幅滤波器和鉴相器；其中：多通道低通滤波器分别与各个压力传感器相连，多通道非线性放大器和多通道低通滤波器相连，多通道低幅滤波器和多通道非线性放大器相连，多通道非线性放大器分别与鉴相器和接口模块相连，鉴相器和接口模块相连；

所述多通道低通滤波器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上；

所述多通道非线性放大器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上；

所述多通道低幅滤波器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的输入轴和输出轴上的信号输出到接口模块上，将处理后的变速箱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上。

所述接口模块包括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和鉴相器相连，数据传输接口和计算机相连。

一种变速箱的在线检测方法，包括以下步骤：

(1)检测变速箱中间轴两端、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更大；

(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，输出表征变速箱运行状态的特征信号；

(5)将步骤(4)中处理后的变速箱输入轴和输出轴上的特征信号进行变速箱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。

所述步骤(5)中变速箱输入轴和输出轴齿轮啮合状况的分析过程如下：

将变速箱的输入轴和输出轴的特征信号与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。

所述步骤(5)中变速箱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)；