一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法和系统，首先，获取转速波动工况下的传动轴振动信号；其次，对转速波动工况下的传动轴振动信号进行特征提取，提取所述振动信号的二维时频脊线以及信号在阶次域中的特征参数；然后，将所提取的振动信号在阶次域中的特征参数作为输入特征，利用人工神经网络对不同振动信号的特征进行分类诊断，实现传动轴故障诊断。本发明专利技术利用了信号的二维时频脊线、阶次分析方法和人工神经网络进行诊断，适用于无转速计安装的转速波动工况，可以提高时频脊线提取准确率，可以诊断转子不平衡、转子不对中、转子碰磨和转子裂纹等故障，增加了传动轴故障诊断结果的准确性与可靠性，解决了一般诊断中存在的诊断结果难以明确等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法和系统
本专利技术属于振动信号分析处理及故障诊断领域，具体涉及一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法和系统。
技术介绍
机械设备工作时的转速是随着工作环境以及工作需求随时变化的，这种状况统称为变转速工况，又称转速波动工况。在转速波动工况下，通过信号采样获取的传动轴振动信号不再具有周期性特性，故无法采用传统的振动信号分析方法进行振动分析，无法进行振动分析则无法对故障信号做出准确、高效的诊断，对传动轴工作稳定性和机械设备整体安全性产生极大不良影响。因此，对转速波动工况下的传动轴故障诊断方法的研究有着非常重要的意义。转速大波动信号处理及故障诊断方法的主要研究技术路线是以阶次分析及其衍生方法为主。阶次分析法由澳大利亚新南威尔士大学Randall和法国里昂大学Antoni教授提出，阶次分析实质上将非平稳的时域信号转换成平稳的阶次域信号，以此作为变转速机械设备故障诊断的判断依据。国内对阶次分析的研究慢慢增加，例如利用阶次分析技术对行星齿轮箱进行分析，并且深入分析了行星齿轮箱局部故障的不同阶次特征；又如用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)获取转速波动工况下的传动轴振动信号；/n(2)对转速波动工况下的传动轴振动信号进行时频转换、时频脊线提取、信号降噪、角度域转换及阶次域转换，提取所述振动信号的二维时频脊线以及信号在阶次域中的特征参数；/n(3)将步骤(2)所提取的特征参数作为输入特征，利用人工神经网络训练的故障诊断模型，对不同振动信号的特征进行分类诊断，实现转速波动工况下的传动轴故障诊断。/n

【技术特征摘要】
1.一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取转速波动工况下的传动轴振动信号；
(2)对转速波动工况下的传动轴振动信号进行时频转换、时频脊线提取、信号降噪、角度域转换及阶次域转换，提取所述振动信号的二维时频脊线以及信号在阶次域中的特征参数；
(3)将步骤(2)所提取的特征参数作为输入特征，利用人工神经网络训练的故障诊断模型，对不同振动信号的特征进行分类诊断，实现转速波动工况下的传动轴故障诊断。


2.根据权利要求1所述的一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法，其特征在于，步骤(2)所述的时频转换通过式(1)短时傅里叶变换实现：



其中，STFT(τ,ω)是短时傅里叶变换分析结果，f(t)是待分析信号，g(t)是STFT窗函数。


3.根据权利要求1所述的一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法，其特征在于，步骤(2)所述的时频脊线提取，实现过程如下：
在时频域图像中，遍历时间轴，从时频能量最高点上提取信号的中心主频率，获得时频脊线；在故障发生时，脊线局部会产生突变，根据产生突变的脊线，选取脊线突变节点处的时间点作为分割边界，沿时间域对时频域信号进行分割；根据信号分割结果将提取区域按时间划分，对各个区域分别设置目标频率f，目标频率范围为(f-Δf，f+Δf)，Δf根据区域内信号频率波动范围设置；根据能量最高点提取目标频率范围内的曲线，得到各区域的最优脊线；将t＝0时刻的脊线坐标作为卡尔曼滤波初始状态，利用卡尔曼滤波器，将各区域最优脊线拟合为一条脊线，此为信号最优脊线。


4.根据权利要求1所述的一种转速波动工况下的传动轴故障诊断方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舜酩，庾天翼，龚思琪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32