[发明专利]一种岸桥起升减速箱停机散热模型构建与健康状态快速划分的方法

权利要求书

1.一种岸桥起升减速箱停机散热模型构建与健康状态快速划分的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：数据采集

在岸桥起升减速箱高速轴上安装温度传感器，以采样间隔为8s，采样时间为0.8s，每次采集2000个点，采用边采集边计算2000个点温度的平均值作为实时温度数据进行储存；

步骤2：数据预处理

步骤2.1提取停机散热温度数据

通过采集的减速箱高速轴的振动烈度数据找出岸桥的非工作时间，通过采集的大梁的起升角度数据找出岸桥的非作业时间，两者时间相合，记为时间T，该时间T在采集的温度数据中即减速箱停机散热时间段，则提取时间T对应的温度数据即为减速箱的停机散热温度数据；

步骤2.2去异常点

在提取的减速箱停机散热温度数据中找出明显不符合实际情况的温度数据点，将其去除；

步骤2.3去除量化误差

通过下述步骤对由量化误差所造成曲线抖动的数据进行平滑处理，得到较为平整光滑的数据曲线：

a.输入起升减速箱停机散热温度数据信号；

b.通过低通滤波算法把输入的信号中的高频成分移除；

c.以时间t为横坐标，以温度为纵坐标，画出图像；

步骤3：起升减速箱停机散热温度物理模型构建

散失的热量一部分由润滑油吸收，一部分则散失到空气中，所以温度T与润滑油吸收的热量Q_oil和散失到空气中的热量Q_air相关，可表示为以下函数关系式：

T＝f_s(Q_oil,Q_air) (1)

式中：f_s()—T与Q_oil和Q_air的函数关系；

对于润滑油，其吸热的公式如下：

Q_oil＝cmΔt (2)

其中：c—润滑油的比热容，J/(kg·K)；m—润滑油的质量，kg：质量等于体积v乘以密度ρ，润滑油的体积可以等效为润滑油量q；Δt—润滑油温度的变化值，℃；

散失到空气中的热量公式为：

Q_air＝αS(T₀-T_air) (3)

其中：α—散热系数，W/(m·K)；S—散热表面积，mm²，；T₀—初始温度，℃；T_air—环境温度，℃。

由式(1)、(2)和(3)可得：

T＝f′(c,q,α,S,T₀,T_air) (4)

式中：f′()—T与c,q,α,S,T₀和T_air的函数关系；

而c,α和S是确定的，所以温度模型为：

T＝g(q,T₀,T_air) (5)

式中：g()—温度T与润滑油量q、初始温度T₀和环境温度T_air的函数关系；

步骤4起升减速箱散热温度数据拟合及数学模型构建

对预处理之后的起升减速箱停机散热温度数据进行数据拟合，选定拟合模型为：y＝ae^bx+ce^dx,即作为起升减速箱的停机散热温度数学模型；

步骤5：起升减速箱健康状态快速划分

提取起升减速箱停机散热的初始温度，将所得的初始温度绘制成变化趋势图，从图中分析得到减速箱的健康状态情况：先在图中找出初始温度较低的时间段T1，减速箱在T1时间段里处于健康状态；然后找出初始温度较高的时间段T2，减速箱在T2时间段里处于故障状态；将减速箱处于图中初始温度介于中间的时间段T3的状态判断为亚健康状态。