[发明专利]一种齿轮局部故障诊断方法及系统

说明书

本发明涉及一种齿轮局部故障诊断方法及系统，属于故障诊断技术与信号处理分析技术领域。本发明获取故障齿轮振动信号，以及故障齿轮所在轴的转速脉冲信号；对获得的故障齿轮振动信号进行带通滤波降噪处理；计算初步降噪的故障齿轮振动信号的最优共振频带；将得到的初步降噪的故障齿轮振动信号转化到角域并进行平均处理得到平均后的角域故障齿轮振动信号；利用得到的最优共振频带，将平均后的角域故障齿轮振动信号中的最优共振频带以外的信号成分去除，获得故障齿轮故障特征信号；利用包络分析和相位计算对得到的故障齿轮故障特征信号进行解调分析。本发明能够更好的保证提取出的齿轮故障信息的精度。

技术领域

本发明涉及一种齿轮局部故障诊断方法及系统，属于故障诊断技术与信号处理分析技术领域。

背景技术

窄带解调技术是传统的齿轮故障诊断技术之一，该技术是以幅值较大的低阶啮合谐波作为载波的一种解调分析方法，其同时解调得到幅值和相位调制信息以判断齿轮故障信息。但其易受低频干扰的影响。其改进算法-共振窄带解调分析则避免了低频干扰的影响。但是当啮合谐波远离共振区时，该方法易失效。共振解调分析是一种经典的轴承故障诊断方法。后来被用于齿轮早期故障的诊断分析中，但其仅限于幅值解调，而相位调制信息在窄带解调技术中则是重要的故障诊断依据之一，因此该方法还需进一步完善。针对以上传统方法的不足，急需新的齿轮故障诊断方法的研究。

发明内容

本发明提供了一种齿轮局部故障诊断方法及系统，以共振频率作为载频，克服了窄带解调的低频干扰问题和共振窄带解调分析的使用限制。

本发明的技术方案是：一种齿轮局部故障诊断方法，包括：

信号采集步骤，通过压电式振动加速度传感器获取故障齿轮振动信号，以及通过电涡流位移传感器获取故障齿轮所在轴的转速脉冲信号；通过此模块所获取的故障齿轮振动信号和转速脉冲信号均是时域信号。

频域滤波步骤，对信号采集步骤获得的故障齿轮振动信号进行带通滤波降噪处理；

谱峭度计算步骤，计算初步降噪的故障齿轮振动信号的最优共振频带{f_o,B_o}，f_o为最优共振频率，B_o为最优带宽；

角域同步平均步骤，将频域滤波步骤所得到的初步降噪的故障齿轮振动信号转化为到角域并进行平均处理得到平均后的角域故障齿轮振动信号y(θ)；

特征信号提取步骤，利用谱峭度计算步骤所得到的最优共振频带，将平均后的角域故障齿轮振动信号y(θ)中的最优共振频带以外的信号成分去除，保留最优共振频带内的信号成分，获得故障齿轮故障特征信号y^A(θ)；

解调步骤，利用包络分析和相位计算对特征信号提取步骤所得到的故障齿轮故障特征信号y^A(θ)进行解调分析。

所述频域滤波步骤具体为：首先将故障齿轮振动信号通过FFT(Fast FourierTransform，快速傅立叶变换)变换到频域，然后将分析频带(可取200-8000Hz)以外的谱线全部置零，再进行IFFT变换得到初步降噪的故障齿轮振动信号。此步骤可实现精确的带通滤波，不存在传统滤波方法中阻带衰减及通带波纹的问题。