本发明专利技术提供了一种齿轮故障分析方法及装置，该方法包括：获取目标齿轮的振动信号；对振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果；基于第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率；基于各短期局部时间内最大幅值对应的频率，建立啮合频率与时间的关系曲线；基于目标齿轮的传动比及啮合频率与时间的关系曲线，确定转频曲线；基于转频曲线进行故障分析得到目标齿轮的故障分析结果。从而利用齿轮在啮合处频率的幅值最大的特点，通过短时细化谱变换的方式可以准确反映频谱时间维度局部区域的特征，从而提高了啮合频率曲线及转频曲线的精确性，进而提高齿轮故障分析结果的准确性，降低了成本。降低了成本。降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
一种齿轮故障分析方法及装置
[0001]本专利技术涉及设备故障诊断
，具体涉及一种齿轮故障分析方法及装置，
技术介绍
[0002]随着机械设备的复杂性和维护成本的增加，对设备元件的故障诊断和状态监测技术受到越来越受到重视，齿轮的故障类型识别和剩余寿命预测是学术界和工业界共同研究的热点。目前对齿轮的故障诊断往往通过信号处理技术提取齿轮信号的时域、频域和变换域特征，进而判别齿轮的故障位置和严重程度。振动信号易于采集，受环境影响程度低，是特征提取的常用信号。
[0003]然而对于齿轮等旋转机械而言，低转速时旋转一圈所用的时间长，高转速时旋转一圈所用的时间短。如果按等时间采集旋转机械的振动噪声信号，则会出现这样的情况：低转速时，旋转一圈采集的数据点多；高转速时，旋转一圈采集的数据点少，这就有可能因设定的采样频率跟不上转速的变化而无法满足采样定理的要求，造成信号混叠；或者由于转速变化，信号不再是周期信号，不满足傅里叶变换要求，导致泄漏严重，从而使频谱拖尾严重。
[0004]目前通常采用振动传感器和转速传感器同步采样来解决上述问题，转速传感器在转子转过一圈采集到的脉冲信号个数可以理解为采样频率。在数字脉冲信号中可以求出等间隔角度所在的时刻，将时刻带入到等时间采用的振动信号序列进行插值，最终得到等角度的振动信号序列，以此进行齿轮故障分析。但是，这种方法要求安装转速传感器，成本高，而且对振动模拟信号和转速数字信号的同步性要求极高，现有技术中二者的同步性难以保证，进而最终影响齿轮分析结果的准确性。
专利技术内容
[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种齿轮故障分析方法及装置以解决现有技术中采用振动传感器和转速传感器同步采样进行齿轮故障分析的方式成本高且难以保证齿轮故障分析结果准确性的问题。
[0006]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种齿轮故障分析方法，包括：
[0007]获取目标齿轮的振动信号；
[0008]对所述振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果；
[0009]基于所述第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率；
[0010]基于各短期局部时间内最大幅值对应的频率，建立啮合频率与时间的关系曲线；
[0011]基于所述目标齿轮的传动比及所述啮合频率与时间的关系曲线，确定转频曲线；
[0012]基于所述转频曲线进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果。
[0013]可选地，所述对所述振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果，包括：
[0014]对所述振动信号进行第一短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第二频率成分估计结果；
[0015]基于所述第二频率成分估计结果确定频率筛选范围；
[0016]基于所述频率筛选范围对所述振动信号进行第二短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果。
[0017]可选地，所述基于所述第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率，包括：
[0018]从所述第一频率成分估计结果中提取当前短期局部时间对应的当前频率成分分布；
[0019]基于所述当前频率成分分布，比较各频率成分的幅值，确定当前短期局部时间内最大幅值对应的频率。
[0020]可选地，所述转频曲线通过如下公式计算：
[0021][0022]其中，f(t)表示t时刻的转频，t表示时间，F(t)表示t时刻的啮合频率，i表示所述目标齿轮的齿数，Z表示所述目标齿轮的传送比。
[0023]可选地，所述基于所述转频曲线进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果，包括：
[0024]对所述转频曲线进行循环积分得到角度曲线；
[0025]对所述角度曲线进行插值得到等角度的信号序列；
[0026]对所述等角度的信号序列进行快速傅里叶变换，得到转频曲线对应的阶次谱；
[0027]对所述阶次谱进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果。
[0028]可选地，所述对所述角度曲线进行插值得到等角度的信号序列包括：
[0029]基于等角度对所述角度曲线进行插值得到等角度的时间序列；
[0030]基于等时间采样对所述时间序列进行二次插值得到等角度的信号序列。
[0031]可选地，所述获取目标齿轮的振动信号，包括：
[0032]通过加速度传感器采集所述目标齿轮的振动信号。
[0033]根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种齿轮故障分析装置，包括：
[0034]获取模块，用于获取目标齿轮的振动信号；
[0035]第一处理模块，用于对所述振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果；
[0036]第二处理模块，用于基于所述第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率；
[0037]第三处理模块，用于基于各短期局部时间内最大幅值对应的频率，建立啮合频率与时间的关系曲线；
[0038]第四处理模块，用于基于所述目标齿轮的传动比及所述啮合频率与时间的关系曲线，确定转频曲线；
[0039]第五处理模块，用于基于所述转频曲线进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果。
[0040]根据第三方面，本专利技术实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本专利技术第一方面及其任意一种可选方式所述的方法。
[0041]根据第四方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本专利技术第一方面及其任意一种可选方式所述的方法。
[0042]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0043]本专利技术实施例提供了一种齿轮故障分析方法及装置，通过获取目标齿轮的振动信号；对振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果；基于第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率；基于各短期局部时间内最大幅值对应的频率，建立啮合频率与时间的关系曲线；基于目标齿轮的传动比及啮合频率与时间的关系曲线，确定转频曲线；基于转频曲线进行故障分析得到目标齿轮的故障分析结果。从而利用齿轮在啮合处频率的幅值最大的特点，通过短时细化谱变换的方式可以准确反映频谱时间维度局部区域的特征，从而提高了啮合频率曲线及转频曲线的精确性，然后通过利用转频曲线进行齿轮故障分析可有效提高齿轮故障分析结果的准确性，并且无需安装转速传感器，降低了齿轮故障分析成本。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种齿轮故障分析方法，其特征在于，包括：获取目标齿轮的振动信号；对所述振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果；基于所述第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率；基于各短期局部时间内最大幅值对应的频率，建立啮合频率与时间的关系曲线；基于所述目标齿轮的传动比及所述啮合频率与时间的关系曲线，确定转频曲线；基于所述转频曲线进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述振动信号进行短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果，包括：对所述振动信号进行第一短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第二频率成分估计结果；基于所述第二频率成分估计结果确定频率筛选范围；基于所述频率筛选范围对所述振动信号进行第二短时细化谱变换，得到多个短期局部时间的第一频率成分估计结果。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一频率成分估计结果，确定各短期局部时间内最大幅值对应的频率，包括：从所述第一频率成分估计结果中提取当前短期局部时间对应的当前频率成分分布；基于所述当前频率成分分布，比较各频率成分的幅值，确定当前短期局部时间内最大幅值对应的频率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转频曲线通过如下公式计算：其中，f(t)表示t时刻的转频，t表示时间，F(t)表示t时刻的啮合频率，i表示所述目标齿轮的齿数，Z表示所述目标齿轮的传送比。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述转频曲线进行故障分析得到所述目标齿轮的故障分析结果，包括：对所述转频曲线进行循环积分得到角度曲线；对所述角度曲线进...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂泳忠，王淼清，赵明，李星勇，
申请(专利权)人：西人马深圳科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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