[发明专利]利用矩阵小波变换的行星齿轮箱复合故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备故障诊断技术，具体涉及一种行星齿轮箱复合故障诊断方法。

背景技术

工程实践表明，行星齿轮箱的故障通常并不单一，往往表现为齿轮及轴承的点蚀、剥落、磨损、胶合、裂纹、断裂、偏心、调制等复合故障。所谓复合故障是指同时发生两个或多个互相关联、交叉影响的故障。这些复合故障同时或级联出现，其振动信号常表现为故障特征的相互耦合。复合故障的产生给故障确诊带来更大的困难。目前，行星齿轮箱故障诊断中广泛应用的方法是小波变换、二代小波变换和经验模式分解，而对复合故障诊断缺少行之有效的信号处理方法。因此，研究开发先进的信号处理技术和方法，实现振动信号中耦合特征分离与故障特征识别，已成为行星齿轮箱故障诊断需要解决的关键问题和难点问题。

行星齿轮箱为典型的周转轮系，其行星齿轮的复合运动包括自转和公转，因此行星齿轮箱振动响应比定轴传动齿轮箱更复杂。其复杂性具体表现为：多模式混淆和振动传输路径复杂导致故障响应微弱；载荷大范围瞬时波动引起振动强烈的非平稳性；多对齿轮啮合的振动相互耦合造成振动明显的非线性；低频特征频率成分噪声污染严重；动态响应信号频谱分布及特征频率的复杂。现有的定轴齿轮箱故障诊断理论和技术难以解决行星齿轮箱的故障诊断难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星齿轮箱复合故障诊断的方法，该方法采用矩阵小波变换将多个故障特征分解到不同分支的信号中进行提取与识别，实现行星齿轮箱齿轮及轴承的点蚀、剥落、磨损、胶合、裂纹、断裂、偏心、调制等复合故障特征的一次性分离和诊断。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种利用矩阵小波变换的行星齿轮箱复合故障诊断方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）矩阵小波变换由多个尺度函数生成向量小波函数，该多个尺度函数和所述向量小波函数共同构成矩阵小波函数，其中，矩阵小波函数由如下多分辨分析生成，设函数Φ=[φ₁(t),φ₂(t),…,φ_r(t)]^T∈L²(R)^r，r∈N，其中φ₁(t),φ₂(t),…,φ_r(t)为多个尺度函数，对j∈Z，定义：

V_j=clos{2^j/2φ_i(2^jt-k):1≤i≤r,k∈Z}

式中，尺度函数空间V_j由闭包函数clos{ }张成，分辨率为2^j；

小波函数空间W_j=clos{2^j/2ψ_i(2^jt-k):1≤i≤r,k∈Z}，是尺度函数空间V_j在V_j+1中的补空间，向量小波函数Ψ=[ψ₁(t),ψ₂(t),…,ψ_r(t)]^T∈L²(R)^r的伸缩和平移张成了W_j空间

矩阵小波函数的两尺度方程为：

Φ(t)=ΣkHkΦ(2t-k),k∈Z]]>