[发明专利]齿轮故障诊断方法

说明书

本发明揭示了一种齿轮故障诊断方法，包括如下步骤：S1、将加速度传感器固定设置于齿轮箱的检测区域，利用加速度传感器采集齿轮箱的加速度振动信号；S2、对加速度振动信号进行积分处理，得到速度频域信号；S3、根据齿轮箱内齿轮的转速和齿数分别得到齿轮的1X、2X、3X啮合频率及相对应的转速边带；S4、依据速度频域信号分别获取齿轮在1X、2X、3X啮合频率下啮合频率的幅值和转速边带的幅值；S5、分别判断齿轮在1X、2X、3X啮合频率下的啮合频率和转速边带是否正常，并最终判断出齿轮是否故障。本发明利用加速度积分、频谱分析，强化了齿轮的故障信号，进而完成了齿轮故障诊断，诊断结果真实准确。

技术领域

本发明涉及一种设备故障诊断方法，具体而言，涉及一种针对旋转类机械设备中齿轮箱的齿轮故障诊断方法，属于机械设备振动分析及故障诊断领域。

背景技术

振动分析是一种广泛应用于旋转类机械设备的故障诊断方法，其主要利用振动传感器采集机械设备的振动数据，通过对振动数据、并结合设备的零部件参数和运行参数进行全面分析，从而诊断出设备的可能故障点及可能的故障原因。

以齿轮箱为例，齿轮箱是广泛应用于旋转类机械设备中的一种传动部件，同时也是故障率很高的一种部件。常见的发生于齿轮箱中的故障类型一般包括齿型误差、齿轮磨损、齿断裂、轴不对称、轴不平衡等，这些故障通常都会表现为与齿轮啮合频率相关的振动异常。现有的齿轮故障分析技术与传统的振动分析类似，通过安装加速度传感器采集齿轮箱的加速度信号，再利用小波变换或傅立叶变换的方法进行故障分析。

但不同于电机直连方式中对轴承故障的分析，齿轮箱的振动信号非常复杂，除齿轮自身的振动信号外，还包含有多个轴承、2个以上的轴以及负载设备和电机等部件，再加上负载振动和噪声等信号，这样的复合信号很难通过滤波和消噪的方式得到完全的净化，因此很难从中提取出明显的齿轮特征信号。

综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种新的齿轮故障诊断方法，得到清晰、准确的齿轮特征信号，并依据这些信号完成对齿轮箱的故障诊断，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明提出了一种齿轮故障诊断方法，包括如下步骤：

S1、将加速度传感器固定设置于齿轮箱的检测区域，利用加速度传感器采集齿轮箱的加速度振动信号；

S2、对S1中所得到的加速度振动信号进行积分处理，得到速度频域信号；

S3、根据齿轮箱内齿轮的转速和齿数分别得到齿轮的1X、2X、3X啮合频率及相对应的转速边带；

S4、依据S2中得到的速度频域信号分别获取齿轮在1X、2X、3X啮合频率下啮合频率的幅值和转速边带的幅值；

S5、依据S4中的结果，分别判断齿轮在1X、2X、3X啮合频率下的啮合频率和转速边带是否正常，并最终判断出齿轮是否故障。

优选地，在S2中，所述积分处理的方式为频域积分或时域积分。

优选地，在S2中，所述积分处理的方式为频域积分，具体包括如下步骤：

根据傅立叶变换，将加速度信号表示为a(t)＝Ae^jωt

其中，a(t)为加速度在频率ω的傅立叶分量，A为对应a(t)的系数，j为虚数，

速度信号为加速度信号的积分，即

其中，v(t)为速度在频率ω的傅立叶分量，

记V为v(t)对应的系数，得到

即