[发明专利]齿轮箱轴转速信息提取方法、系统、装置及存储介质

说明书

本发明提供一种齿轮箱轴转速信息提取方法、系统、装置及存储介质。所述方法，包括：采集齿轮箱运行时的振动响应信号；对齿轮箱运行时的振动响应信号进行时域离散，得到时域离散的振动响应信号；对时域离散的振动响应信号进行分段的短时快速傅里叶变换，得到频域响应信号；从频域响应信号中提取齿轮箱轴运行的瞬时频率；利用齿轮箱轴运行的瞬时频率获得齿轮箱轴运行的相对相位角；利用齿轮箱轴运行的相对相位角合成表示齿轮箱轴转速信息的键相脉冲信号。本发明从齿轮箱运行时的振动响应信号中提取齿轮箱轴转速信息，为齿轮箱故障检测的准确性提供保障。

技术领域

本发明涉及齿轮箱状态监测技术领域，具体涉及一种齿轮箱轴转速信息提取方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

测量和分析齿轮箱振动响应是目前进行齿轮箱故障检测的主要方法。由于多级齿轮箱的结构复杂性，以及运行时在变转速的工况下，使得仅仅利用振动响应信号进行常规频谱分析的方法不够准确，需要充分考虑转速变化对频率分析的影响。一般情况下，轴转速信号可通过磁电、光电等转速传感器获取，但在实际应用中这类传感器应用时有额外供电、安装位置特殊等要求，使得现场安装不方便，并且容易受环境干扰使得信号不稳定，并且有些已采集数据只有振动响应数据，不包括轴速度信息。

在齿轮箱故障检测中，采用与轴转动同步的脉冲作为采样触发信号，对时域的振动响应信号同步重采样为周期域信号，经过同步平均方法处理后，与轴转动同步的周期分量将得到加强，除去其他非周期成分以及与轴转频脉冲不同步的周期成分，从而使信噪比大大提高。由于周期域平均后的信号包含着齿轮故障的特征信息，再进行频率分析，可有效检测齿轮箱故障。同步平均方法的前提是获取采样触发信号。由于齿轮箱结构的复杂性，并不是每一根轴的转速信息都是可以直接通过数据采集而获取到。比较便捷的方法是获取齿轮箱输入轴或输出轴的转速信息，根据齿轮箱的运动学关系推导出任一轴的速度信息。但根据齿轮箱结构参数可知，通过高速轴转速推导低速轴转速的方法，比反向推导的误差小。

因此，对齿轮箱轴的转速信息通过转速传感器进行测量，利用磁电或者光电原理获取轴速的键相脉冲信号，再进行同步采样和同步分析，这是一种理论上的较优方法。然而在实际的工程应用中，通过转速传感器测量轴转速这一方法由于安装不方便，较易失效，信号质量容易受外界环境影响等原因，并不能保证获得完整的速度信息。因此本技术领域需要一种可靠的方法获取齿轮箱轴转速信息。

现有技术中通常采用如下三种方法获得轴速度信息：

方法一：通过转速传感器(利用磁电或者光电的原理)测量齿轮箱轴的转速，获取轴速的键相脉冲信号，计算得到轴速度信息，再利用键相脉冲信号进行周期域的同步分析。但是该方法在转速传感器失效时无法分析。

方法二：通过采集其他机械部件的转速信号，作为齿轮箱轴速度信息，再利用键相脉冲信号进行周期域的同步分析。该方法中，由于机械部件本身可能出现故障等因素会影响数据准确度。

方法三：不需要速度信息，将变速旋转近似看做定速旋转，进行频谱分析。基于该方法进行齿轮箱故障分析，故障检测准确度低，尤其在变速运行的情形。

发明内容

本发明提供一种齿轮箱轴转速信息提取方法、系统、装置及存储介质。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种齿轮箱轴转速信息提取方法，包括：

采集齿轮箱运行时的振动响应信号；

对所述齿轮箱运行时的振动响应信号进行时域离散，得到时域离散的振动响应信号；

对所述时域离散的振动响应信号进行分段的短时快速傅里叶变换，得到频域响应信号；

从所述频域响应信号中提取齿轮箱轴运行的瞬时频率；

利用所述齿轮箱轴运行的瞬时频率获得齿轮箱轴运行的相对相位角；