【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械装备故障诊断，具体涉及考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法。
技术介绍
1、行星齿轮箱在工程实际中应用非常广泛，但其工作环境恶劣、受载情况比较复杂，容易发生故障，进一步可能引起安全事故和经济损失，因此对行星齿轮箱进行故障诊断研究具有重要意义。其中，对故障机理进行研究，可以为发展行星齿轮箱故障诊断技术打下基础，而对系统进行建模是研究行星齿轮箱故障机理的重要手段之一。
2、在对行星齿轮箱进行故障诊断时，一般通过固定在箱体上的加速度传感器测得振动信号并对其进行分析。齿轮箱内部各啮合点引起的振动需要经历多条传递路径才能到达传感器所在位置。随着行星架的转动，啮合点与传感器之间的距离忽远忽近，进而造成传感器所感受信号忽大忽小。对时变传递路径进行准确模拟是建立整个行星齿轮箱模型的首要条件。然而，以往的时变传递路径模型通常使用汉宁窗、海明窗函数进行简单刻画，同时只模拟其中对振动信号影响最明显的路径，因此这种方式无法覆盖行星齿轮箱整个运行过程的振动传递情况，无法准确地模拟行星齿轮箱振动的实际行为和故障特性，进而特别容易遗漏振动信号中包含的重要故障信息。
3、为了与之前用某一窗函数描述时变传递路径的方法区别开来，同时考虑振动随传递距离的衰减，实现时变传递路径的精准建模，人们一直在寻求一种更为准确的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，能够提供更准确、更有效的建模方式，该建模方法包括以下
2、1)对行星齿轮箱的振动传递路径进行分析，将每一条振动传递路径分为箱外传递路径部分和箱内传递路径部分；
3、2)将行星轮公转产生的时变传递路径长度变化映射为等效振动传递距离的变化；
4、3)假设振动传递路径的振动幅值以指数形式随等效振动传递距离衰减；
5、4)根据3)构建的振动幅值指数衰减函数，计算箱外传递路径的衰减值和箱内传递路径的衰减系数；
6、5)根据4)得出时变传递路径对行星轮啮合振动信号的调幅函数，从而生成考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径模型。
7、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述2)中等效振动传递距离dl表示为：
8、
9、式中l表示时变传递路径长度，l0表示当行星轮相位为π时的箱外传递路径长度。
10、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述3)中振动幅值随等效振动传递距离衰减的衰减值a(dl)表示为：
11、
12、式中，a为尺寸带来的振动衰减系数，假设l＝l0时，衰减值为则ξ为材料带来的振动衰减系数。
13、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述4)中箱外传递路径分为啮合振动沿箱体顺时针方向传递至传感器的部分和啮合振动沿箱体逆时针方向传递至传感器的部分，其路径长度随行星轮公转发生变化，对于经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的逆时针方向传递路径长度ln和顺时针传递路径长度ls随时间变化表示为：
14、
15、
16、式中，np表示行星轮的个数，ωc表示行星架的转速，t表示轮系的运转时间，mod()为余数函数，h为齿轮箱厚度，rr为内齿圈半径。
17、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，通过分析箱外传递路径长度随时间的变化，得到经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的振动衰减值aoutp(t)随时间的变化表示为：
18、
19、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述4)中计算箱内传递路径的衰减系数时，通过分析各传递路径箱内部分路径长度，确定各传递路径箱内衰减值，并根据衰减值计算各路径相对于路径1的振动衰减比例。
20、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，在确定各传递路径箱内衰减值时，设第p条振动传递路径的箱内路径长度为lp，则振动传递路径在箱内部分的振动衰减值ainp表示为：
21、
22、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，根据各传递路径箱内衰减程度，得到各路径相对于路径1的振动衰减比例kp表示为：
23、kp＝ainp/ain1。
24、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述太阳轮-行星轮1啮合点和行星轮1-内齿圈所受传递路径的调幅作用as1(t)和ar1(t)表示为：
25、
26、
27、作为本专利技术考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法的进一步优化，所述时变传递路径对行星轮啮合振动信号的调幅函数ari(t)和asi(t)表示为：
28、
29、
30、式中，tc为行星架转动周期。
31、本专利技术具有以下有益效果：本专利技术分析每条未经轴承衰减的时变传递路径，将由于行星轮公转产生的传递路径长度变化映射为等效振动传递距离的变化，建立了一种幅值随等效振动传递距离衰减的指数函数，实现更准确、更有效的建模方式。
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1.考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑振动衰减效应的行星齿轮时变传递路径模型方法，其特征在于：所述2)中等效振动传递距离dl表示为：
3.根据权利要求2所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述3)中振动幅值随等效振动传递距离衰减的衰减值A(dl)表示为：
4.根据权利要求3所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述4)中箱外传递路径分为啮合振动沿箱体顺时针方向传递至传感器的部分和啮合振动沿箱体逆时针方向传递至传感器的部分，其路径长度随行星轮公转发生变化，对于经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的逆时针方向传递路径长度ln和顺时针传递路径长度ls随时间变化表示为：
5.根据权利要求4所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：通过分析箱外传递路径长度随时间的变化，得到经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的振动衰减值Aoutp(t)随时间的变化表示为：
6.
7.根据权利要求6所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：在确定各传递路径箱内衰减值时，设第p条振动传递路径的箱内路径长度为lp，则振动传递路径p在箱内部分的振动衰减值Ainp表示为：
8.根据权利要求7所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：根据各传递路径箱内衰减程度，得到各路径相对于路径1的振动衰减比例kp表示为：
9.根据权利要求8所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述太阳轮-行星轮1啮合点和行星轮1-内齿圈所受传递路径的调幅作用As1(t)和Ar1(t)表示为：
10.根据权利要求9所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述时变传递路径对行星轮啮合振动信号的调幅函数Ari(t)和Asi(t)表示为：
...【技术特征摘要】
1.考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑振动衰减效应的行星齿轮时变传递路径模型方法，其特征在于：所述2)中等效振动传递距离dl表示为：
3.根据权利要求2所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述3)中振动幅值随等效振动传递距离衰减的衰减值a(dl)表示为：
4.根据权利要求3所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：所述4)中箱外传递路径分为啮合振动沿箱体顺时针方向传递至传感器的部分和啮合振动沿箱体逆时针方向传递至传感器的部分，其路径长度随行星轮公转发生变化，对于经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的逆时针方向传递路径长度ln和顺时针传递路径长度ls随时间变化表示为：
5.根据权利要求4所述的考虑振动衰减效应的行星齿轮箱时变传递路径建模方法，其特征在于：通过分析箱外传递路径长度随时间的变化，得到经过第i个行星轮的振动传递路径在箱外部分的振动衰减值aoutp(t)随时间的变化表示为：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗尧，马海彬，毛世祥，王雨彤，李琳，冯伟，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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