齿轮箱监测制造技术

可以计算齿轮箱的齿轮运动。一种系统包括齿轮箱、传感器和至少一个数据处理器。所述齿轮箱包括具有多个齿轮的结构。所述传感器操作性地联接到所述齿轮箱并且被配置成检测与所述齿轮箱的第一齿轮相关联的操作参数。所述至少一个数据处理器被配置成：从所述传感器接收表征与所述齿轮箱相关联的所述所检测的操作参数的数据；基于表征所述齿轮箱的所述结构的数据而产生所述多个齿轮的网格对矩阵；根据所述网格对矩阵确定所述多个齿轮中的所述第一齿轮的所述操作参数的所计算的值；基于所述操作参数的所述所计算的值和检测到的值来确定所述第一齿轮的操作度量；以及提供所述操作度量。

Gearbox monitoring

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】齿轮箱监测相关申请本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年5月04日提交的美国临时专利申请号62/501,317的优先权，所述申请的全部内容在此明确以引用的方式并入本文。
技术介绍
齿轮箱是可以用于控制装置之间的机械能的传递的装置。齿轮箱可以包括封围至少一对齿轮的壳体。一般来说，齿轮可以是轮子，所述轮子包括围绕它们的边缘的齿，并且齿轮可以被配置成围绕轴线旋转，所述轴线例如为穿过所述齿轮的中心的轴线。举例来说，第一齿轮可以通过可旋转的输入轴联接到动力源，并且第二齿轮可以通过可旋转的输出轴联接到机械负载。当第一齿轮的齿与第二齿轮的齿接合时，所述对齿轮可以转换从动力源到输出轴的速度和扭矩。现代机器(例如，涡轮机、压缩机、发动机等)可能包括复杂的齿轮箱，所述齿轮箱可能包括互连的若干对齿轮。齿轮箱的运动学性质是指(相应齿轮的)运动(例如，位置、速度、加速度等)的性质并且可以使用齿轮箱特有的公式来计算。举例来说，具有可以与齿轮箱的结构性质相关的硬编码的常数的软件可以用于计算齿轮箱的运动学性质。
技术实现思路
然而，现有的估计齿轮箱的运动学性质的方法可能有问题。使用采用硬编码的齿轮箱特有的公式的软件可能要求每当设计新的齿轮箱配置时就要开发和维护新的软件。与此类新的软件相关联的成本可能会限制设计新的齿轮箱配置的灵活性。也就是说，新的齿轮箱设计与旧的齿轮箱设计不同的程度可能会人为地受到成本限制，而不是受到性能考虑因素限制。此外，开发新的软件来支持每种新的齿轮箱配置的需要可能会推迟新的齿轮箱配置的开发和商业化。本公开的实施例针对于被配置成采用用于确定齿轮箱的运动学性质的通用模型的系统和方法。如在下文详细论述，使用对许多齿轮箱配置具有一般适用性的运动学模型可以减少建立、测试和维持新的齿轮箱配置所需的时间和成本。在示例性实施例中，提供一种系统，并且所述系统可以包括齿轮箱、传感器和至少一个数据处理器。所述齿轮箱包括具有多个齿轮的结构。所述传感器操作性地联接到所述齿轮箱并且被配置成检测与所述齿轮箱的第一齿轮相关联的操作参数。所述至少一个数据处理器被配置成从所述传感器接收表征与所述齿轮箱相关联的所检测的操作参数的数据。所述至少一个数据处理器还被配置成基于表征所述齿轮箱的结构的数据来产生多个齿轮的网格对矩阵。所述网格对矩阵包括表示线性方程组的矩阵，所述线性方程组表示多个齿轮中的齿轮之间的运动学关系。所述至少一个数据处理器还可以被配置成根据所述网格对矩阵确定多个齿轮中的第一齿轮的操作参数的所计算的值。所述至少一个数据处理器可以还被配置成基于所述操作参数的所述所计算的值和检测到的值来确定所述第一齿轮的操作度量；以及提供所述第一齿轮的所述操作度量。可以包括以下特征中的一者或多者的任何可行的组合。举例来说，处理器可以还被配置成接收表征齿轮箱的结构的数据。表征齿轮箱的结构的数据可以包括所述多个齿轮中的所述第一齿轮的齿的第一数目、第二齿轮的齿的第二数目，以及所述第一数目个齿与所述第二数目个齿之间的定向。所述操作参数可以包括所述第一齿轮的角速度，并且所述操作度量可以包括与所述第一齿轮相关联的故障频率。所述处理器可以还被配置成计算所述操作度量与预定阈值之间的差。所述处理器可以还被配置成响应于确定所述操作度量超过预定阈值而终止所述齿轮箱的操作。所述处理器可以还被配置成基于与所述齿轮箱相关联的预定数据库来验证表征所述齿轮箱的所述结构的所接收的数据。在另一示例性实施例中，一种方法包括：接收表征包括多个齿轮的齿轮箱的结构的数据；基于表征所述齿轮箱的所述结构的所述所接收的数据来产生所述多个齿轮的网格对矩阵；根据所述网格对矩阵确定所述多个齿轮中的第一齿轮的操作参数的所计算的值；以及提供所述操作参数的所述所计算的值。可以包括以下特征中的一者或多者的任何可行的组合。举例来说，表征齿轮箱的结构的数据可以包括所述多个齿轮中的所述第一齿轮的齿的第一数目、第二齿轮的齿的第二数目，以及所述第一数目个齿与所述第二数目个齿之间的定向。可以从操作性地联接到所述第一齿轮的传感器接收所述操作参数的检测到的值。可以基于所述操作参数的所述所计算的值和所述检测到的值来确定所述第一齿轮的操作度量。所述操作参数可以包括所述第一齿轮的角速度，并且所述操作度量可以包括与所述第一齿轮相关联的故障频率。可以确定所述操作度量与预定阈值之间的差。可以响应于确定所述操作度量超过预定阈值而终止所述齿轮箱的操作。可以基于与所述齿轮箱相关联的预定数据库来验证表征所述齿轮箱的所述结构的所接收的数据。可以通过形成至少一个计算系统的部分的至少一个数据处理器来执行所述接收、所述产生、所述计算和所述提供中的至少一者。在另一示例性实施例中，一种方法可以包括接收与齿轮箱相关的结构信息。所述方法还可以包括产生齿轮箱模型，所述齿轮箱模型可以基于所述齿轮箱的所接收的结构信息。所述方法还可以包括使用所述齿轮箱模型来计算所述齿轮箱的操作参数。所述方法可以还包括提供所述所计算的操作参数中的一者或多者。所公开的主题的各方面可以提供以下能力中的一者或多者。在本申请中描述的系统和方法提供了一种通用模型，可以使用所述通用模型来确定若干多个齿轮箱的运动学性质，而不是使用多个齿轮箱特有的模型来确定。因此，每当开发出新的齿轮箱时可以不需要新的齿轮箱特有的模型。这可以减少由于每当开发出新的齿轮箱时就开发新的模型而引发的成本。齿轮箱特有的模型还可以提供若干技术改进。举例来说，通用齿轮箱模型可以允许高效的存储器使用。因为通用齿轮箱模型可配置用于任何齿轮箱，所以它们可以给予用户灵活性，用户可以不必依赖于操作员来重新配置新的齿轮箱的齿轮箱特有的软件。还描述了非暂时性计算机程序产品(例如，物理体现的计算机程序产品)，所述非暂时性计算机程序产品存储指令，所述指令当由一个或多个计算系统的一个或多个数据处理器执行时致使至少一个数据处理器执行本文的操作。类似地，还描述了计算机系统，所述计算机系统可以包括一个或多个数据处理器以及联接到所述一个或多个数据处理器的存储器。所述存储器可以临时地或永久地存储致使至少一个处理器执行本文描述的操作中的一者或多者的指令。另外，可以通过单个计算系统内或分布在两个或更多个计算系统之间的一个或多个数据处理器来实施方法。可以将此类计算系统进行连接，并且此类计算系统可以经由一个或多个连接、经由多个计算系统中的一者或多者之间的直接连接等来交换数据和/或命令或其他指令等，所述一个或多个连接包括经由网络(例如，互联网、无线广域网局域网、广域网、有线网络等)的连接。在检视以下图、详细描述和权利要求之后将更全面地理解所公开的主题的这些和其他能力。附图说明预期以下图式示出所公开的主题的非限制性示例。其他实施例是可能的。图1说明齿轮箱监测系统的示例性实施例的示意性表示；图2是齿轮对的示例性实施例的侧视图；图3是齿轮对的示例性实施例的另一侧视图；图4是可以包括若干齿轮对的齿轮箱的另一示例性实施例的侧视图；图5是一般地计算齿轮箱的运动学性质的示例性方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，所述系统包括：/n齿轮箱，所述齿轮箱包括具有多个齿轮的结构；/n传感器，所述传感器操作性地联接到所述齿轮箱并且被配置成检测与所述齿轮箱的第一齿轮相关联的操作参数；以及/n至少一个数据处理器，所述至少一个数据处理器被配置成进行以下操作：/n从所述传感器接收表征与所述齿轮箱相关联的所述所检测的操作参数的数据；/n基于表征所述齿轮箱的所述结构的数据而产生所述多个齿轮的网格对矩阵，所述网格对矩阵包括表示线性方程组的矩阵，所述线性方程组表示所述多个齿轮中的齿轮之间的运动学关系；/n根据所述网格对矩阵确定所述多个齿轮中的所述第一齿轮的所述操作参数的所计算的值；/n基于所述操作参数的所述所计算的值和检测到的值来确定所述第一齿轮的操作度量；以及/n提供所述第一齿轮的所述操作度量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170504 US 62/501,3171.一种系统，所述系统包括：
齿轮箱，所述齿轮箱包括具有多个齿轮的结构；
传感器，所述传感器操作性地联接到所述齿轮箱并且被配置成检测与所述齿轮箱的第一齿轮相关联的操作参数；以及
至少一个数据处理器，所述至少一个数据处理器被配置成进行以下操作：
从所述传感器接收表征与所述齿轮箱相关联的所述所检测的操作参数的数据；
基于表征所述齿轮箱的所述结构的数据而产生所述多个齿轮的网格对矩阵，所述网格对矩阵包括表示线性方程组的矩阵，所述线性方程组表示所述多个齿轮中的齿轮之间的运动学关系；
根据所述网格对矩阵确定所述多个齿轮中的所述第一齿轮的所述操作参数的所计算的值；
基于所述操作参数的所述所计算的值和检测到的值来确定所述第一齿轮的操作度量；以及
提供所述第一齿轮的所述操作度量。


2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成接收表征所述齿轮箱的结构的数据。


3.如权利要求3所述的系统，其中表征所述齿轮箱的所述结构的数据包括所述多个齿轮中的所述第一齿轮的齿的第一数目、第二齿轮的齿的第二数目，以及所述第一数目个齿与所述第二数目个齿之间的定向。


4.如权利要求3所述的系统，其中所述操作参数包括所述第一齿轮的角速度，并且所述操作度量包括与所述第一齿轮相关联的故障频率。


5.如权利要求4所述的系统，其中所述处理器还被配置成计算所述操作度量与预定阈值之间的差。


6.如权利要求5所述的系统，其中所述处理器还被配置成响应于确定所述操作度量超过预定阈值而终止所述齿轮箱的操作。


7.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成基于与所述齿轮箱相关联的预定数据库来验证表征所述齿轮箱的所述结构的所述所接收的数据。


8.一种方法，所述方法包括：
接收表征包括多个齿轮的齿轮箱的结构的数据；
基于表征所述齿轮箱的所述结构的所述所接收的数据而产生所述多个齿轮的网格对矩阵；
根据所述网格对矩阵确定所述多个齿轮中的第一齿轮的操作参数的所计算的值；以及
提供所述操作参数的所述所计算的值。


9.如权利要求8所述的方法，其中表征所述齿轮箱的所述结构的数据包括所述多个齿轮中的所述第一齿轮的齿的第一数目、第二齿轮的齿的第二数目，以及所述第一数目个齿与所述第二数目个齿之间的定向。

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·瑞恩·阿布姆拉德，
申请(专利权)人：本特利内华达有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US