[发明专利]一种行星齿轮箱故障诊断系统

说明书

本发明公开了一种行星齿轮箱的故障诊断系统，针对外圈转动的行星齿轮箱传感器安装不易，信号采集困难，设计了无线采集的方式，将采集的振动信号通过WIFI的方式传输到计算机；再通过设置多特征阈值的方式判断其运行状态；最后使用有效的诊断模型实现故障诊断。本发明在振动最敏感的位置即外圈旋转的位置安装传感器，通过无线的方式采集振动信号，为传感器提供有效的信号，提高了行星齿轮箱故障诊断的准确率，并且可以实时监测行星齿轮箱的运行状态，避免突发事故带来的巨大损失。

技术领域

本发明涉及故障判断领域，具体涉及一种行星齿轮箱故障诊断系统。

背景技术

行星齿轮箱作为机械设备中极为关键的部件，往往起着传动和调速的作用。随着机械行业的不断发展，行星齿轮箱的结构愈发复杂，其信号采集和故障诊断的难度也愈发增加。传统的行星齿轮箱诊断中通常都是在外壳固定位置安装传感器进行信号采集，后续通过人工的方式进行诊断，这样的方式收集到的信号不仅噪声较多，并且还会伴有调制信号，不能够准确反映故障信息，人工的方式也不够准确。针对行走类外壳转动的行星齿轮箱，传感器不便安装，不宜采取有线的方式进行采集，而安装在其他位置的传感器通常会掺杂较多的噪声，并且这类行星齿轮箱结构复杂，运行状态多变，对其运行状态很难做到精确的判断，从而出现故障无法及时发现和解决的状况，产生了不必要的经济损失，为此，需要改进传感器的安装和采集方式，并且建立有效的模型实现行星齿轮箱的故障诊断。

综上所述，现有的行星齿轮箱故障诊断主要存在以下不足之处：

(1)由于传感器安装位置的差异，采集的数据不够准确，存在较多无用数据，无法明确得分辨故障类型。

(2)在对设备进行运行状态评估时，仅仅只是通过个别的标准进行判断，这样的判断既片面又存在偶然性。

(3)传统诊断过于依赖人为经验，效率低下且准确度不高。

发明内容

本发明为解决行星齿轮箱故障信号采集困难，运行状态难以判断和故障识别精度较低的问题，提出了一种行星齿轮箱的故障诊断系统。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是，本发明的具体步骤如下：

一种行星齿轮箱故障诊断系统，包括：行星齿轮箱，振动传感器，无线采集系统，故障诊断模块。其特征在于，在行星齿轮箱振动最为敏感的位置即旋转的位置安装振动传感器进行采集，通过无线采集系统收集振动信号，并将振动信号输入至故障诊断模块进行运行状态判断和故障诊断识别。

方案进一步是：振动传感器安装的位置在行星齿轮箱的旋转位置，其对应了行星齿轮箱中齿轮的位置，在此处采集的信号能够客观的反映齿轮箱的故障状态，因此在旋转位置安装振动传感器。

方案进一步是：设置无线采集系统与传感器相连，所述的无线采集系统包括：数采箱，路由器和计算机。将数采箱通过路由器与计算机相连接，连接成功后，振动信号通过无线传输的方式传输到计算机中进行保存和分析。

方案进一步是：将采集的信号输入到故障诊断模块，故障诊断模块由两部分构成：运行状态判断和故障识别。将得到的数据进行分析，通过设置多特征阈值的方法来判断行星齿轮箱的运行状态，基于行星齿轮箱的振动特征，选择峭度指标、波形因子、峰值因子、脉冲因子、裕度因子五个指标设置失效阈值。在进行运行状态判断时，该模块会结合失效阈值进行监测指标的超阈值次数判定，并在该阶段结束时，综合各监测指标判定出当前的设备运行状态。

方案进一步是：在判断行星齿轮箱的运行状态后，通过故障识别模块进一步识别其故障类型，将收集到的振动信号进行小波阈值降噪，将降噪后的信号提取多维特征，主要包括时域特征，频域特征以及时频域特征，将这些特征进行融合，经过降维算法进行降维得到最佳特征空间，最后由三个分类模型包括支持向量机SVM、Adaboost和核极限学习机KELM综合诊断故障类型，最后实现行星齿轮箱的故障诊断。