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专利号: 2019108786617
申请人: 天津工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于固定轴齿轮箱齿轮微弱局部故障诊断的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:基于导数动态时间规整DDTW算法和重采样技术的信号预处理;

步骤2:基于变分模态分解VMD算法和包络同步平均ESA方法的齿轮微弱局部故障的特征提取;

所述步骤2的具体实现方法包括:步骤2.1:利用VMD算法求包含故障信息的本征模态函数IMF分量;

步骤2.2:使用ESA方法对所获得的IMF分量进行处理,获得ESA信号,实现齿轮微弱局部故障的特征提取;

所述的步骤2.2中的所述ESA方法的具体计算方法如下:其中y表示ESA信号,n为一个残差信号经VMD算法分解后得到的IMF分量数量,IMFi表示第i个IMF分量,hht表示希尔伯特黄变换,abs表示取绝对值;

步骤3:通过故障特征提取结果的快速傅里叶变换FFT得到的频谱图实现齿轮微弱局部故障的诊断;

所述步骤3的具体实现方法包括:步骤3.1:将使用ESA方法处理IMF分量所得到的结果进行FFT;

步骤3.2:对所述频谱图进行频率特征分析获得特征频率,实现故障诊断。

2.根据权利要求1所述的一种用于固定轴齿轮箱齿轮微弱局部故障诊断的方法,其特征在于所述的步骤1,基于导数动态时间规整DDTW算法和重采样技术的信号预处理,其具体步骤为:

步骤1.1:获取参考信号与测试信号,将健康状态下的齿轮箱振动信号作为DDTW算法的参考信号,将齿轮微弱局部故障状态下的齿轮箱振动信号作为DDTW算法的测试信号;

步骤1.2:参考信号与测试信号同时输入DDTW算法,获得原始残差信号;

步骤1.3:利用重采样技术将原始残差信号恢复原长。

3.根据权利要求1所述的一种用于固定轴齿轮箱齿轮微弱局部故障诊断的方法,其特征在于所述的步骤2.1,利用VMD算法求包含故障信息的本征模态函数IMF分量,其具体步骤为:

步骤2.1.1:根据健康振动信号和故障振动信号频谱图的频率分布情况划分频谱图中的频率分布区域;

步骤2.1.2:根据频率分布区域的数量设置VMD算法分解后的IMF分量数量;

步骤2.1.3:使用VMD算法将残差信号分解,每一个残差信号得到多个IMF分量。

4.根据权利要求3所述的一种用于固定轴齿轮箱齿轮微弱局部故障诊断的方法,其特征在于所述的步骤2.1.1中,根据健康振动信号和故障振动信号频谱图的频率分布情况划分频谱图中的频率分布区域,划分时遵循以下具体原则:(1)同一齿轮的转动频率及其倍频作为一个频率分布区,该区域中只包含一个中心频率;

(2)同一对齿轮的啮合频率及其倍频要分别作为不同的频率分布区,保证每一个频率分布区只含有一个中心频率;

(3)一个固定轴齿轮箱中通常含有多个齿轮,其振动信号的频谱图通常会出现多个齿轮的转动频率,在划分时会存在频率分布区混叠的现象,这对于最终结果无影响;

(4)对于频谱图中出现的无法确定的频率值,按照噪声频率处理,仍要单独划分为一个频率分布区。