[发明专利]基于输入输出扭矩动力学特性的行星齿轮系统故障监测方法

说明书

本发明提供一种基于输入输出扭矩动力学特性的行星齿轮系统故障监测方法。该行星齿轮系统故障监测方法在行星齿轮箱的输入输出轴安装扭矩传感器；对输入轴的扭矩信号进行时域、频域或时频域混合分析，再将所得的时域、频域或时频域混合分析结果乘除以变速比，得到输入扭矩信号Tq_in；对输出轴的扭矩信号进行时域、频域、时频域混合分析，得到输出扭矩信号Tq_out；以Tq_out、Tq_in和Tq_out的比较结果用来得到齿轮箱故障诊断特征指示。

技术领域

本发明涉及齿轮系统故障检测方法。

背景技术

行星齿轮系统是齿轮风扇发动机构型的关键部件；行星齿轮系统故障监测对于该型发动机的可靠运行至关重要。传统的齿轮系统故障监测主要依赖于安装于输入/输出轴及齿轮箱盖上的加速度传感器。

CN102449457B公开了一种用于包括行星齿轮系的齿轮箱状况监控的系统和方法，其中通过对加速度计转速计等传感器信号进行FFT分析，产生与所监控的齿轮箱系统相关的频率特性，从而判定齿轮系故障。

齿轮系故障包括轴承、齿轮、轴系故障等特征都只能从安装在齿轮箱和输入输出轴箱盖上的加速度传感器信号来提取；这就意味着故障信号需要从故障点经过支承件传递至箱盖，然后才被收集。经过这一传递路径，故障信号会衰减，畸变，从而导致特征提取困难。所以，传统的基于安装在箱盖上的振动传感器信号的故障特征提取有较高的误诊和漏检率。

发明内容

本发明提供一种基于输入输出扭矩动力学特性的行星齿轮系统故障监测方法。

本发明提供一种基于输入输出扭矩动力学特性的行星齿轮系统故障监测方法，其中，在行星齿轮箱的输入输出轴安装扭矩传感器；对输入轴的扭矩信号进行时域、频域或时频域混合分析，再将所得的时域、频域或时频域混合分析结果乘除以变速比，得到输入扭矩信号Tq_in；对输出轴的扭矩信号进行时域、频域、时频域混合分析，得到输出扭矩信号Tq_out；以Tq_out、Tq_in和Tq_out的比较结果用来得到齿轮箱故障诊断特征指示。

本发明提出直接采用输入和输出的扭矩信号为主，其主要优势是，扭矩信号直接反映各类齿轮故障所导致的载荷变化，是比加速度信号更直接的故障指示。通过比较输入和输出信号的动力学特征，并进行时域和频域分析，可以得到基于扭矩的故障状态指示(Condition Indicator-CI)。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为行星齿轮系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

如图1所示，适合于齿轮风扇发动机构型的行星齿轮系统包括太阳轮1、行星轮2、外环齿轮3，在太阳轮1上连接的输入轴4上布置有输入扭矩传感器5，多个行星轮2安装在行星架6上，行星架6的轴上安装有输出扭矩传感器7，此外，还可以在行星架6上布置输出端加速度计8，在外环齿轮3、输入轴4上布置输入端加速度计9。图1中示出的输入轴和输出轴同轴的行星齿轮系统，对于不同轴的行星齿轮系统后述的监测方法也同样适应。加装加速度计的主要目的是故障融合。