一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，包括以下步骤：输入电信号残差向量信号、电信号残差向量信号判断处理。本发明专利技术的有益效果是，结构简单，实用性强。

A method of identifying gearbox faults by means of residual vector signals of electrical signals

The invention discloses a method for identifying the fault of a gear box by an electrical signal residual vector signal, which includes the following steps: the input signal signal signal and the signal signal of the signal of the electrical signal are judged. The invention has the advantages of simple structure and strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法
本专利技术涉及振动故障诊断，特别是一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法。
技术介绍
行星齿轮箱具有重量轻、体积小、传动比大、承载能力强、传动效率高等诸多优点，被广泛应用于风力发电、直升机、船舶、冶金、石化、矿山、起重运输等行业的复杂机电装备系统。行星齿轮箱某一个部件出现故障，可能导致机电系统的停机，产生昂贵的修理和维修费用，甚至造成灾难性的事故，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。行星齿轮箱早期故障检测与识别对于优化维修周期、减小经济损失有着十分重要的意义。齿轮箱的振动监测是目前行星齿轮箱状态监测和故障诊断动态信号处理技术研究中开展最早、研究最多、技术最成熟、应用最广的一种诊断技术，但是振动监测也存在一些缺点和弊端：1)振动监测对传感器安装位置十分敏感。2)容易被外部干扰产生的噪声信号影响3)在某些应用上，在旋转部件上安装传感器或高温环境、小空间等情况会难于进行振动监测。4)在行星齿轮箱振动监测中，由于旋转的行星齿轮和固定振动传感器之间的相对运动，振动信号传递过程中，由于传递路径和传递部件的影响，会导致测得的振动频谱非常复杂，难于进行故障信号提取和诊断。非介入检测方式无传感器监测技术(电动机电流信号分析)利用电机电信号对行星齿轮箱进行诊断，将感应电机作为传感器，直接提取电机电信号谐波而获得相关信息，不会对原系统产生干扰而且容易安装传感器和测量，可大大降低诊断成本同时提高信号的准确性，从而一定程度上取代对振动信号的测量。当前在国内外，虽然振动监测仍然是使用最广泛的检测技术，但是电动机电流信号检测技术已经开始应用于异步电机及其驱动的复杂机械系统的健康监测与分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法。实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，包括以下步骤：输入电信号残差向量信号、电信号残差向量信号判断处理。所述的输入电信号残差向量信号步骤中，电信号残差向量信号是通过建立齿轮箱传动系统的振动信号和驱动电机的电流信号的耦合模型，使用时间步长积分法和单侧正常接触算法求解耦合模型，使用逻辑加权衍生动态时间规整算法对耦合电信号进行处理，最后得到的齿轮箱的电信号残差向量信号。所述的电信号残差向量信号判断处理步骤，其具体为：(1)电信号残差向量信号调制解压恢复原始信号时间轴信号长度。(2)相关峭度反褶积方法对电信号残差向量信号的滤波处理。(3)相关峭度分析对电信号残差向量信号计算得到相关峭度值。(4)采用Talaf时域向量评价方法对电信号残差向量信号分析，建立相关峭度值曲线。(5)Thikat时域向量评价方法引入相关峭度值曲线监测，设定故障阀值。(6)监测Thikat值达到阀值时，到达故障报警。所述电信号残差向量信号判断处理步骤(2)中，利用相关峭度反褶积法滤波，首先确定电信号残差信号周期T，计算步骤(1)得到的信号的和然后选择滤波尺寸L，设定的初始滤波值，计算滤波后输出信号其具体计算公式为：所述电信号残差向量信号判断处理步骤(3)中，利用相关峭度分析方法计算得到相关峭度值，具体计算公式为：所述电信号残差向量信号判断处理步骤(4)中，采用Talaf时域向量评价方法对电信号残差向量信号分析时，首先计算电信号残差向量信号的峰值、均方根、峰值因子、峭度值，将计算值带入Talaf公式：所述电信号残差向量信号判断处理步骤(5)中，Thikat时域向量评价方法引入相关峭度值曲线监测，计算Thikat值时，电信号残差向量信号的峰值、均方根、峰值因子、峭度值带入公式：利用本专利技术的技术方案的通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，通过该方法可将电信号残差向量信号动态分析，辨别故障特征，使用Thikat评价方法对故障尺寸和发展趋势进行判断，并转化为Thikat值，从而设定阀值，确定继续工作时间、维修方法、时间和方案，并对紧急故障进行报警，满足行星齿轮箱齿轮、行星架、轴承等不同故障诊断的需要。附图说明图1是本专利技术所述通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法的流程图；图2是本专利技术所述通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法的Talaf参数的相关趋势曲线图；图3是本专利技术所述通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法的Thikat值的曲线图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体描述，如图1-3所示，一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，包括以下步骤：输入电信号残差向量信号、电信号残差向量信号判断处理。所述的输入电信号残差向量信号步骤中，电信号残差向量信号是通过建立齿轮箱传动系统的振动信号和驱动电机的电流信号的耦合模型，使用时间步长积分法和单侧正常接触算法求解耦合模型，使用逻辑加权衍生动态时间规整算法对耦合电信号进行处理，最后得到的齿轮箱的电信号残差向量信号。所述的电信号残差向量信号判断处理步骤，其具体为：(1)电信号残差向量信号调制解压恢复原始信号时间轴信号长度。(2)利用相关峭度反褶积法滤波，首先确定电信号残差信号周期T，计算步骤(1)得到的信号的和然后选择滤波尺寸L，设定的初始滤波值，计算滤波后输出信号(3)相关峭度分析对电信号残差向量信号计算得到相关峭度值。(4)采用Talaf时域向量评价方法对电信号残差向量信号分析，计算电信号残差向量信号的峰值、均方根、峰值因子、峭度值，将计算值带入Talaf公式，建立相关峭度值曲线。(5)Thikat时域向量评价方法引入相关峭度值曲线监测，计算电信号残差向量信号的峰值、均方根、峰值因子、峭度值，将计算值带入Talaf公式，设定故障阀值。(6)监测Thikat值达到阀值时，所述故障阀值代表当电信号残差向量信号范围处于阀值区间，表明齿轮传动系统处于故障状态。在本实施方案中，电信号残差向量信号是通过建立齿轮箱传动系统的振动信号和驱动电机的电流信号的耦合模型，建立齿轮箱传动系统的振动信号的非线性集总参数模型，该模型通过将齿轮简化为随时间变化的非线性弹簧连接的刚性气缸，转轴模拟为二节点单元，轴承模拟为附加集总刚度单元，从而建立振动信号的非线性集总参数模型，建立驱动电机的电流信号的等效二相电机，采用克朗变换将静子电流信号系转换为动子d-q模型建立，建立两者耦合模型，使用时间步长积分法和单侧正常接触算法求解耦合模型，使用逻辑加权衍生动态时间规整算法对耦合电信号进行处理，最后得到的齿轮箱的电信号残差向量信号。在本实施方案中，预处理恢复电信号残差向量信号时间轴信号长度以后，首先确定关注周期T，计算预处理后输入信号的和然后选择滤波尺寸L，设定的初始滤波值，计算滤波后输出信号最终得到使用最大相关峭度反褶积方法滤波后的信号，计算公式：在本实施方案中，采用相关峭度分析方法对滤波后信号进行计算得到相关峭度值，对齿轮箱传动系统电信号残差向量信号进行分析，计算故障的相关峭度值，建立峭度曲线，对故障进行评估分析，计算公式：当n≠1，2，...，N，xn＝0，yn＝0在本实施方案中，采用Talaf时域向量评价方法，建立电信号残差信号向量尺寸发展趋势曲线，将故障信号的峰值、均方根、峰值因子、峭度输入下面公式得到Talaf，根据同一故障的不同尺寸故障形式建立故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：输入电信号残差向量信号、电信号残差向量信号判断处理。

【技术特征摘要】
1.一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：输入电信号残差向量信号、电信号残差向量信号判断处理。2.根据权利要求1所述一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，其特征在于，所述的输入电信号残差向量信号步骤中，电信号残差向量信号是通过建立齿轮箱传动系统的振动信号和驱动电机的电流信号的耦合模型，使用时间步长积分法和单侧正常接触算法求解耦合模型，使用逻辑加权衍生动态时间规整算法对耦合电信号进行处理，最后得到的齿轮箱的电信号残差向量信号。3.根据权利要求1所述一种通过电信号残差向量信号识别齿轮箱故障的方法，其特征在于，所述的电信号残差向量信号判断处理步骤，其具体为：(1)电信号残差向量信号调制解压恢复原始信号时间轴信号长度。(2)相关峭度反褶积方法对电信号残差向量信号的滤波处理。(3)相关峭度分析对电信号残差向量信号计算得到相关峭度值。(4)采用Talaf时域向量评价方法对电信号残差向量信号分析，建立相关峭度值曲线。(5)Thikat时域向量评价方法引入相关峭度值曲线监测，设定故障阀值。(6)监测Thikat值达到阀值时，到达故障报警。4.根据权利要求3所述一种通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚志武，常祝，刘镇武，廖湘湘，周湘平，李成，耿瑞，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12