一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法及装置，首先，建立齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱，其次，建立齿面特征与在线检测参数的关系图谱，最后，在线获取齿轮的检测参数，并依据该检测参数与关系图谱的比对结果，获得该齿轮的服役寿命。本发明专利技术充分考虑齿面硬度、齿面形貌和残余应力在服役过程中的演化规律，大幅度提高了预测方法的使用通用性和精确性，同时，与现有预测方法相比，本发明专利技术的方法是直接对运行状态下的齿轮进行检测，不需要停工或拆下齿轮，使用更加方便，大幅度提高了检测评估的效率。了检测评估的效率。了检测评估的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法及装置
[0001]本专利技术涉及到齿轮的服役寿命评估领域，具体的说是一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法及装置。
技术介绍
[0002]现有技术中的高端精密装备，如风电、核电、水电、轮机等，齿轮损坏后的更换程序复杂，造成维修成本增加，作业效率降低。因此，往往需要利用齿轮服役寿命评估方法，在齿轮损伤失效前获取齿轮的疲劳寿命，并作出积极的预备应对措施。
[0003]目前的齿轮寿命评估方法主要有以下两种，一种是利用齿轮标准的接触疲劳寿命的中值寿命预测，此类方法忽略了即使齿轮发生接触疲劳依旧运行的情况，具有预测精度低的问题；另一种是利用齿面的一些特征进行预测，比较有代表性的是申请号为2021109219476的专利技术专利，公开了一种基于齿面应力场的齿轮接触疲劳寿命预测方法，其本质是通过检测齿面残余应力预测齿轮的接触疲劳寿命，但是这种方法存在以下两方面的不足：1)以接触疲劳寿命代替了齿轮的服役寿命，在实际工况中，即使齿面出现了接触疲劳(如点蚀、剥落、层离等失效特征)齿轮依旧运行至报废；2)齿轮的服役寿命是多因素(齿面硬度、齿面形貌和残余应力)耦合的结果，以单一的残余应力预测齿轮寿命存在显著的缺陷。
技术实现思路
[0004]为了解决现有齿轮服役寿命预测方法因为考虑因素不全面导致预测结果不精确的问题，本专利技术提供了一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法及装置，该方法充分考虑齿面硬度、齿面形貌和残余应力在服役过程中的演化规律，大幅度提高了预测方法的使用通用性和精确性，同时，与现有预测方法相比，本专利技术的方法是直接对运行状态下的齿轮进行检测，不需要停工或拆下齿轮，使用更加方便，大幅度提高了检测评估的效率。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法，首先，建立齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱，其次，建立齿面特征与在线检测参数的关系图谱，最后，在线获取齿轮的检测参数，并依据该检测参数与关系图谱的比对结果，获得该齿轮的服役寿命；所述齿面特征为齿面的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度；所述齿面特征与在线检测参数的关系图谱包括：残余应力值与在线检测应变值的关系图谱、显微硬度与齿面材料的在线检测磨损量的关系图谱以及表面粗糙度与在线检测齿面振动值的关系图谱。
[0006]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的一种优化方案，所述应变值通过在齿面位置嵌入应变片检测得到；所述齿面材料磨损量通过过滤并称量计算润滑系统中的杂质质量得到；所述齿面振动值通过在齿面位置设置振动传感器检测得到。
[0007]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述齿
面特征与在线检测参数的关系图谱的建立方法为：
[0008]1)基于齿轮GB/T40729
‑
2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展多组齿轮件疲劳试验，直到报废状态，记录运行周次，求取平均值作为齿轮的报废状态下的运行次数；
[0009]2)将报废状态下的运行次数分成若干个服役周期，并基于齿轮GB/T40729
‑
2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展不同服役周期的齿轮疲劳试验；
[0010]3)选定某个服役周期，在齿轮的齿面上选取若干采样点，并在每个采样点分别嵌入应变片和振动传感器，以获取该服役周期结束时，每个采样点的应变值和齿面振动值，取这些采样点的平均值，作为该服役周期的应变值和齿面振动值；
[0011]4)过滤服役周期结束后润滑系统内的杂质并称量，将其作为该服役周期的齿面材料磨损量；
[0012]5)利用X射线应力检测仪、显微硬度计和表面粗糙度测量仪分别检测齿面的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度，并将其作为该服役周期的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度；
[0013]6)分别将该服役周期的残余应力值与应变值对应、将显微硬度与齿面材料磨损量对应、将表面粗糙度和齿面振动值对应，得到该服役周期内的齿面特征与在线检测参数的对应关系；
[0014]7)重复步骤3)
‑
步骤6)，建立整个服役周期的齿面特征与在线检测参数的关系图谱。
[0015]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述建立齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱的具体操作为：
[0016]①
基于齿轮GB/T40729
‑
2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展多组齿轮件疲劳试验，直到报废状态，记录运行周次，求取平均值作为齿轮的报废状态下的运行次数；
[0017]②
将报废状态下的运行次数分成若干个服役周期，并基于齿轮GB/T40729
‑
2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展不同服役周期的齿轮疲劳试验；
[0018]③
选定某个服役周期，在齿轮的齿面上选取采样点，并利用X射线应力检测仪、显微硬度计和表面粗糙度测量仪分别检测采样点的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度，并将其作为该服役周期的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度；
[0019]④
重复步骤
③
的操作，得到所有服役周期内的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度数据；
[0020]⑤
选取残余应力值、显微硬度和表面粗糙度数据中的任意两个齿面特征分别作为X轴和Y轴，将其对应的服役周期作为Z轴，绘制出三张齿面特征与服役寿命的关系图谱。
[0021]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述服役周期以运行周次表征。
[0022]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述步骤
⑤
中，绘制齿面特征与服役寿命关系图谱的具体操作为：选取残余应力值、显微硬度和表面粗糙度中的两组齿面特征参数分别输入Origin数据框中，并分别设定为X轴和Y轴，将其对应的服役周期作为Z轴，在绘图工具栏中选取绘制等高线分布图，即为齿面特征与服役寿
命的关系图谱。
[0023]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述在线获取齿轮的检测参数是指，通过在齿面位置嵌入应变片检测得到应变值，或通过过滤并称量计算润滑系统中的杂质质量得到齿面材料磨损量，或通过在齿面位置设置振动传感器检测得到齿面振动值。
[0024]上述基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法的另一种优化方案，所述建立齿面特征与在线检测参数的关系图谱之后，将该图谱与齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱进行关联，得到在线检测参数与齿轮服役寿命的对应关系图谱，之后再在线获取齿轮的检测参数。
[0025]一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，能够运行上述的方法。
[0026]一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法，首先，建立齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱，其次，建立齿面特征与在线检测参数的关系图谱，最后，在线获取齿轮的检测参数，并依据该检测参数与关系图谱的比对结果，获得该齿轮的服役寿命，其特征在于：所述齿面特征为齿面的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度；所述齿面特征与在线检测参数的关系图谱包括：残余应力值与在线检测应变值的关系图谱、显微硬度与齿面材料的在线检测磨损量的关系图谱以及表面粗糙度与在线检测齿面振动值的关系图谱。2.根据权利要求1所述的一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法，其特征在于：所述应变值通过在齿面位置嵌入应变片检测得到；所述齿面材料磨损量通过过滤并称量计算润滑系统中的杂质质量得到；所述齿面振动值通过在齿面位置设置振动传感器检测得到。3.根据权利要求1所述的一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法，其特征在于，所述齿面特征与在线检测参数的关系图谱的建立方法为：1)基于齿轮GB/T40729
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2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展多组齿轮件疲劳试验，直到报废状态，记录运行周次，求取平均值作为齿轮的报废状态下的运行次数；2)将报废状态下的运行次数分成若干个服役周期，并基于齿轮GB/T40729
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2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展不同服役周期的齿轮疲劳试验；3)选定某个服役周期，在齿轮的齿面上选取若干采样点，并在每个采样点分别嵌入应变片和振动传感器，以获取该服役周期结束时，每个采样点的应变值和齿面振动值，取这些采样点的平均值，作为该服役周期的应变值和齿面振动值；4)过滤服役周期结束后润滑系统内的杂质并称量，将其作为该服役周期的齿面材料磨损量；5)利用X射线应力检测仪、显微硬度计和表面粗糙度测量仪分别检测齿面的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度，并将其作为该服役周期的残余应力值、显微硬度和表面粗糙度；6)分别将该服役周期的残余应力值与应变值对应、将显微硬度与齿面材料磨损量对应、将表面粗糙度和齿面振动值对应，得到该服役周期内的齿面特征与在线检测参数的对应关系；7)重复步骤3)
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步骤6)，建立整个服役周期的齿面特征与在线检测参数的关系图谱。4.根据权利要求1所述的一种基于齿面特征演变的齿轮服役寿命在线评估方法，其特征在于，所述建立齿轮服役寿命与齿面特征的关系图谱的具体操作为：
①
基于齿轮GB/T40729
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2021精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法，开展多组齿轮件疲...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴鲁纪，张亚龙，杨林杰，孙毅博，吕永鑫，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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