[发明专利]用于监测齿轮系统的方法和设备

说明书

本发明涉及用于监测包括至少两个轮的齿轮系统(1)的方法，每个轮具有特征频率(fsubgt;1/subgt;，fsubgt;2/subgt;)，代表这些振动的振动或声学信号已由传感器(21)采集，振动或声学数字信号x(t)已获得，对于系统(1)的每个特征频率，该方法包括以下步骤：借助于滤波器对数字信号进行滤波(E1)以获得至少一种故障的至少一个振动分量的图像监测信号；确定(E3)所述监测信号的、由监测信号的希尔伯特变换的平方绝对值限定的平方包络，以从监测信号中提取与轮的旋转相关联的调制信号的图像；确定(E4)所述平方包络相对于在齿轮的轮中选择的感兴趣的轮的旋转周期的同步平均值，所述平均值有助于衰减源自其他机械源的包络中的虚假分量；根据所述同步平均值确定(E5)监测指示符，所述监测指示符由同步平均值的、通过所述同步平均值的中值归一化的平方根限定。

技术领域

本发明涉及通过分析由机械故障产生的振动信号来检测检测齿轮中的机械故障的领域，并且有利地发现在检测飞行器发动机或直升机发动机中的这种故障中的应用，以用于监测这种系统。

背景技术

齿轮是由至少两个啮合的齿轮组成的机械系统，该齿轮用于在齿轮之间传递旋转运动。

由这种齿轮产生的振动会携带有关这种齿轮的健康状态的有用信息。因此，这些振动分析是一种有效的、非侵入性的且低成本的监测手段。

实际上，从“信号”的角度来看，可以将在(准)稳定状态下运行的单个齿轮的测得的振动建模为啮合信号s_e(t)与两个调制信号s₁(t)和s₂(t)的乘积。该乘积表示如下：

s(t)＝s_e(t)(1+s₁(t)+s₂(t))

其中：

·s_e(t)：啮合信号相对于啮合周期T_e＝1/f_e是周期性的；

·s₁(t)：轮1的调制信号相对于旋转周期T₁＝1/f₁是周期性的；

·s₂(t)：轮2的调制信号相对于旋转周期T₂＝1/f₂是周期性的。

Z₁和Z₂分别是指轮1和轮2的齿数。频率f_e、f₁和f₂根据以下公式联系在一起：

f_e＝Z₁f₁＝Z₂f₂

频率f_e是啮合频率，f₁和f₂分别是轮1和轮2的旋转频率。

信号s_e(t)在物理上表示对齿间接触时产生的啮合力的响应，因此啮合周期是指齿的接合与齿的脱离之间的时间段。

感兴趣的调制信号s_I(t)(I＝1,2)在物理上表示由轮I引起的啮合的不规律性。

理想情况下，s_I(t)是理想的轮的常数(也就是说，没有异常，但可能有小的不规则性)。然而，在实践中，不规律性的存在是常见的，并且不一定意味着存在故障。实际上，不规律性可能是由于微小的制造误差、组装误差或不对称误差引起的。为此，关于轮I的健康状态的信息取决于信号s_I(t)的形状。

例如，如果信号s_I(t)呈现具有瞬变的周期性序列，则表明存在局部故障(例如剥落类型的局部故障)。