[发明专利]一种基于原位测量的传递路径分析与齿轮故障溯源方法

说明书

本发明公开了一种基于原位测量的传递路径分析与齿轮故障溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：耦合频响函数的原位测量；步骤2：被动件频率函数的虚拟解耦；步骤3：界面轴承力辨识；步骤4：传递路径贡献度分析；步骤4.1：计算不同频段下的传递路径贡献度；步骤4.2：定位故障敏感频段；步骤4.3：确定特定故障的路径贡献度；步骤5：故障溯源与故障特征增强；步骤5.1：基于路径分析的故障溯源；步骤5.2：基于路径分析的故障特征增强。本发明克服了现有的基于物理解耦的传递路径分析方法所带来的时间成本，通过虚拟解耦技术实现了箱体解耦频响函数的原位测量。在保证精度的前提下，极大地简化了频响函数的测试过程与传递路径分析的流程。

技术领域

本发明涉及齿轮转子系统动力学与故障诊断领域，尤其涉及一种基于原位测量的传递路径分析与齿轮故障溯源方法。

背景技术

在齿轮传动系统的振动噪声监测和故障诊断领域，一般通过在齿轮箱箱体表面布置测点的形式实现监测与诊断。在齿轮传动系统中，从振动激励源(齿轮啮合位置)到箱体测点之间存在多条振动传递路径，且在振动传递过程中，会经历多介质-多界面的能量衰减过程。如何刻画齿轮传动系统的振动传递过程，量化各条传递路径的贡献度，进而实现齿轮故障溯源与故障特征增强是齿轮系统传递路径分析的主要任务。齿轮转子系统传递路径分析对于齿轮系统的减振降噪以及齿轮故障诊断，均具有重要的意义。

目前，有关振动传递路径分析的研究多集中于汽车的减振降噪领域，基于传递路径分析的齿轮故障溯源与诊断研究十分欠缺。传递路径分析方法主要可以分为仿真方法和实验方法两种。对于仿真方法，一般借助于有限元方法实现，如已经公开的专利CN106769000A。对于实验方法，一般借助于模态与频响函数测试实现。

对于齿轮系统传递路径分析仿真方法，虽然具有节约时间成本的优点，但其精度较低，很难实现有效的故障溯源和故障特征增强。对于齿轮系统传递路径分析的实验方法，则需要在物理拆解齿轮、传动轴和箱体的条件下进行。重复的物理拆解与装配过程不仅会大幅增加时间成本，也会造成拆解-再装配过程后系统状态的改变。

为了解决仿真方法精度低，而实验方法测试过程繁琐且费时的缺点，本发明提出一种基于原位测量的传递路径分析与齿轮故障溯源方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：仿真方法精度低，而实验方法测试过程繁琐且费时的缺点。本发明的最大优势在于能在不进行齿轮传动系统物理拆解的条件下，通过原位测量手段，结合虚拟解耦算法，“虚拟”地进行齿轮箱解耦。用高保真的虚拟解耦频响函数近似代替物理解耦频响函数，并进行齿轮传递路径分析与齿轮故障溯源。

为实现以上目的，本发明提供了一种基于原位测量的传递路径分析与齿轮故障溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：耦合频响函数的原位测量；

步骤2：被动件频率函数的虚拟解耦；

步骤3：界面轴承力辨识；

步骤4：传递路径贡献度分析；

步骤4.1：计算不同频段下的传递路径贡献度；

步骤4.2：定位故障敏感频段；

步骤4.3：确定特定故障的路径贡献度；

步骤5：故障溯源与故障特征增强；

步骤5.1：基于路径分析的故障溯源；

步骤5.2：基于路径分析的故障特征增强。

进一步地，在步骤1中，所述耦合频响函数是指在齿轮、传动轴等部件处于安装状态时的频响函数，通过锤击法进行所述耦合频响函数的原位测量，获取从轴承座到齿轮箱箱体测点之间的所述耦合频响函数。