[发明专利]一种多级链传动机构故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种多级链传动机构故障诊断系统，其特征在于，包括检测机构、控制器和状态监测装置；

所述检测机构包括若干加速度传感器(1)和光电传感器(2)；所述加速度传感器(1)用来检测多级链传动机构各链轮的振动加速度信号；所述光电传感器(2)用来检测多级链传动机构各链轮转速信号；

所述控制器包括信号采集模块(3)和分析处理模块(4)；所述信号采集模块(3)用来接收各链轮的振动加速度时域信号并根据振动加速度时域信号生成频域信号；所述分析处理模块(4)对各链轮振动加速度时域信号、频域信号和转速信号进行计算分析判断是否发生故障，以及确定发生故障的对应链轮；所述信号采集模块(3)包括信号调理器(301)和数据采集卡(304)，信号调理器(301)将加速度时域信号进行去噪处理，并将处理后的加速度时域信号传递至数据采集卡(304)；所述信号调理器(301)包括高通滤波器(302)和抗混频滤波器(303)，所述高通滤波器(302)和抗混频滤波器(303)用于去噪处理；所述数据采集卡(304)包括A/D转换模块(305)和短时傅里叶变换模块(306)，所述短时傅里叶变换模块(306)将振动加速度信号生成频域信号；

所述控制器分别与检测机构和状态监测装置连接；所述检测机构将检测的振动加速度信号和转速信号传递给控制器，所述控制器对各链轮的振动加速度信号进行处理计算，提取振幅信息和频率并与链轮谐波频率进行对比，判断是否发生故障以及确定发生故障的对应链轮；当多级链传动机构正常工作时，各链轮的振动加速度时域信号振幅平均值为E，振幅峰值为M，频域信号振幅最高峰值为K；当多级链传动机构发生故障时，则故障链轮处的链轮振动加速度时域信号振幅平均值变为E₁，振幅峰值变为M₁，频域信号振幅最高峰值变为K₁，且当E₁aE，M₁bM，K₁cK，其中a、b、c均为大于1时，所述控制器提取频域信号中最高峰值K₁对应的频率值f，并与链轮谐波频率Nf_Z进行对比，若|f-Nf_Z|≤d，其中Nf_Z为谐波频率，f_Z为链轮啮合频率，N为大于1的正整数，d大于或等于1，则判断为发生故障，所述状态监测装置显示发生故障对应的链轮。

2.根据权利要求1所述的多级链传动机构故障诊断系统，其特征在于，所述状态监测装置(5)包括存储器(501)、显示器(502)和报警提示系统(503)；

所述显示器(502)用于显示各链轮的时域信号和频域信号，当多级链传动机构发生故障时，显示器(502)上对应的故障链轮处显示警告信号；

所述报警提示系统(503)用于故障发生时进行报警提示。

3.根据权利要求1所述的多级链传动机构故障诊断系统，其特征在于，

所述谐波频率Nf_Z通过以下公式计算：

链轮啮合频率f_Z＝zf_r

转频

其中，n为对应的链轮转速；

z为链轮啮合的齿数；

N为大于1的正整数。

4.一种收割机，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的多级链传动机构故障诊断系统。

5.一种根据权利要求1-3任意一项所述的多级链传动机构故障诊断系统的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

信号检测：所述检测机构检测多级链传动机构各链轮的振动加速度信号以及各链轮转速信号，并传递给所述控制器；

故障诊断：所述控制器对各链轮的振动加速度信号进行处理计算并与链轮的谐波频率进行对比，判断是否发生故障以及确定发生故障的对应链轮。

6.根据权利要求5所述的多级链传动机构故障诊断系统的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断具体为：

所述控制器根据振动加速度时域信号生成频域信号，根据转速信号计算谐波频率；

当多级链传动机构正常工作时，各链轮的振动加速度时域信号振幅平均值为E，振幅峰值为M，频域信号振幅最高峰值为K；

当多级链传动机构发生故障时，则故障链轮处的链轮振动加速度时域信号振幅平均值变为E₁，振幅峰值变为M₁，频域信号振幅最高峰值变为K₁，且当E₁aE，M₁bM，K₁cK，其中a、b、c均为大于1时，所述控制器提取频域信号中最高峰值K₁对应的频率值f，并与谐波频率Nf_Z进行对比，若|f-Nf_Z|≤d，其中Nf_Z为谐波频率，f_Z为链轮啮合频率，N为大于1的正整数，d大于或等于1，则判断为发生故障，所述状态监测装置显示发生故障对应的链轮。