[发明专利]一种变转速工况下三级传动齿轮箱的智能诊断方法

权利要求书

1.一种变转速工况下三级传动齿轮箱的智能诊断方法，在三级传动齿轮箱的低速级、中间级、高速级位置分别设置有振动加速度传感器，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将齿轮箱的转速区间划分为多段，在不同转速区间内设置判断齿轮箱各部件故障程度的阈值；

(2)通过转速脉冲信号实现各转速区间内齿轮箱原始振动信号的等角度重采样，将时域非平稳信号转化为角域平稳信号；

(3)针对齿轮箱各测点的角域平稳信号进行阶次谱和阶次包络谱分析，分别提取阶次谱和阶次包络谱中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障特征频率的前n阶谐波能量，并将阶次包络谱中谐波能量最大值与对应转速区间内的故障阈值比较判断轴承早期和中期故障；同时，将阶次谱中谐波能量最大值与对应转速区间内的故障阈值比较判断轴承晚期故障；

(4)计算齿轮箱低速级阶次包络谱中低速级齿轮的故障频率前d阶谐波数量，并将其与对应转速区间内的谐波数量阈值比较，判断低速级齿轮早期、中期和晚期故障；同时，分别计算齿轮箱中间级和高速级前t阶啮合频率两侧各N个齿轮故障边频范围内齿轮故障边频数量，并将其最大值与边频数量阈值比较判断齿轮箱中间级和高速级齿轮早期、中期和晚期故障。

2.根据权利要求1所述的智能诊断方法，其特征在于，还包括以下步骤：采用滑窗的方法对当前窗口内多次诊断结果进行统计，最终将可能性最大的故障等级作为最终结果输出。

3.根据权利要求1或2所述的智能诊断方法，其特征在于，n为3，7≦d≦15，N为6，t为3。

4.一种变转速工况下三级传动齿轮箱的智能诊断方法，在三级传动齿轮箱的低速级、中间级、高速级位置分别设置有振动加速度传感器，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将齿轮箱高速轴转速范围划分为n个区间，在每个转速区间设置齿轮箱内各轴承和齿轮的故障阈值；其中，轴承故障阈值采用故障频率谐波能量，齿轮故障阈值采用故障频率数量，故障阈值分为三个等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别对应早期、中期、晚期故障阈值；

(2)依据高速轴转速脉冲信号计算高速轴转速H_speed；

(3)依据转速脉冲信号分别对齿轮箱低速级、中间级、高速级各测点振动数据进行等角度采样并对等角度采样后振动信号进行阶次谱分析，所得阶次谱记为ord_spec1，ord_spec2，ord_spec3；对齿轮箱低速级、中间级、高速级各点振动信号分别进行带通滤波，依据转速脉冲信号对滤波后信号进行等角度采样并对等角度采样后振动信号进行阶次包络谱分析，所得包络谱分别记为env_spec1，env_spec2，env_spec3；

(4)分别计算ord_spec1中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_spec1；分别计算ord_spec2中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_spec2；分别计算ord_spec3中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_spec3；

(5)分别计算env_spec1中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_env1；分别计算env_spec2中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_env2；分别计算env_spec3中轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障频率前三阶能量和，并取其最大值得E_env3；

(6)统计env_spec1中低速级齿轮故障频率前d阶范围内所出现的故障频率谐波数量num1；

(7)统计ord_spec2中前三阶中间级啮合频率两侧各6个齿轮故障边频范围内齿轮故障边频数量，并取其最大值num2；

(8)统计ord_spec3中前三阶高速级啮合频率两侧各6个齿轮故障边频范围内齿轮故障边频数量，并取其最大值num3；

(9)判断轴承和齿轮故障。

5.根据权利要求4所述的智能诊断方法，其特征在于，在上述步骤以后，采用滑窗方法对窗口内齿轮箱各部件多次诊断结果进行统计，最终将可能性最大的故障等级作为该部件最终诊断结果输出。