[发明专利]在线柴油机弹性传动齿轮状态检测方法

权利要求书

1.一种在线柴油机弹性传动齿轮状态检测方法，其特征在于，包括：

步骤1、通过传感器对柴油机的瞬时转速、齿轮轴振动、功率负荷进行监测；

步骤2、步骤1采集的信号转化成标准电信号；

步骤3、由数据采集卡对标准电信号进行采集及数模转换；

步骤4、通过对柴油机瞬时转速及气缸振动的耦合，将其中振动在时域内转化到与曲轴转角对应的角度域内进行阶比分析；

步骤5、测取正常情况下柴油机的阶比数据矩阵为采样角度，

a(j)为振动幅值；

步骤6、代入公式将柴油机功率P、转速n变成裕度系数

h为常数，根据各机型而定；

步骤7、测取任意状态下阶比数据矩阵B，与ηA对比，当B＞ηA时，弹性传动齿轮存在异常。

2.如权利要求1所述的在线柴油机弹性传动齿轮状态检测方法，其特征在于，所述步骤4通过以下完成：

1)瞬时转速异常值剔除

柴油机瞬时转速测量时，测量的是由信号调理板转化后的脉冲频率，然而在实际测量中，由于传感器的振动或者调理板受到电磁干扰，会出现脉冲丢失或者脉冲增多现象，表现在数据上面，就是在两个上止点信号之间的瞬时转速值或周期值不是齿轮的齿数；然而增加的脉冲周期值和柴油机转速无关，通常表现为特别大的异常值，有这些原因的存在，使得直接使用测量数据进行阶比跟踪会对计算精度产生很大影响；剔除明显异常值后，使用差分统计寻找其它异常值时，首先将瞬时转速后向差分

X(i)＝x(i)-x(i+1) (1)

x(i)为第i个瞬时转速值，X(i)为第i与第i-1齿之间的转速变化量，因为转速的变化不可能无限制大的，正常情况下符合正态分布，剔除异常值属于单正态总体方差置信区间问题，设总体X～N(μ,σ²),其中μ,σ²未知,X₁,X₂,…,X_n是取自总体X的一个样本,求方差σ²的置信度为1-α的置信区间，σ²的无偏估计为S²,有

对给定的置信水平1-α,由

于是方差σ²的1-α置信区间为

而方差σ的1-α置信区间

当找出异常点后，要将异常点所占用的时间合并给其后一个正常测量值，并将所有值前移一个，设x(i)为异常值，还原后x(i)为

2)基于重采样的计算阶比

将振动信号从时域转化到角度域内是为了准确定位和获取故障段内信号，是特征提取的第一步，它是从等时间间隔采样的数据出发进行数字重采样获得到带有角度标识的等角度间隔数据的过程，即计算阶比跟踪；使用的方法是重采样，其流程为：

(1)利用上至点信号截取出720度内的瞬时转速数据N_i 和振动信号X(t)；

(2)由瞬时转速N_i求出每个脉冲间隔T_i，其中i＝1,2,3…269，

式中z-----齿轮盘齿数；

(3)求出每个齿角度段内的瞬时周期值Γ_i，即每个齿段内柴油机转过单位度数所需时间

(4)确定每个齿的中间曲轴转角度数R_i；

(5)设定的角度分辨率值Δ，确定插值点序列求出每Δ段内柴油机转单位度数需时间其中j＝1,2,3…720/Δ，

对横坐标为R纵坐标为Γ做三次样条插值，得出新的坐标数组和

(6)根据振动信号X(t)的采样频率求出采样间隔时间

t＝1/f (10)

式中f-----振动采样频率；

(7)计算角度时振动信号量：

k＝T₀/t,m＝T₀％t (12)

和a(j)分别为重采样后的横、纵坐标，其中为采样角度，a(j)为振动幅值。