一种用于齿轮-轴-轴承振动传递灵敏度计算系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于齿轮

【技术实现步骤摘要】
一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统和方法


[0001]本专利技术涉及机械故障诊断
，特别涉及一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统和方法。

技术介绍

[0002]机械工业是国家经济发展的基础和命脉，机械工业的发展以机械设备为载体，而齿轮箱是改变机械设备中转速的关键部件，也是传递动力的主要设备，在风力发电、航空航天、石油化工等领域有着广泛应用，并发挥重要作用。
[0003]齿轮箱在运行过程中，各零部件间的相互作用会产生一定的冲击，最终以箱体的振动形式体现出来。因此结合齿轮箱的特征频率对振动数据进行分析可以初步判断齿轮箱的健康状况与运行状态。
[0004]目前常用的齿轮振动测试方法是测试箱体振动法，该方法先利用直线加速度传感器采集箱体的振动信号，然后再从复杂的箱体振动信号中提取出齿轮的振动信号。然而实际中齿轮振动从振源传递至箱体的过程中，振动信号可能被放大、滤波、衰减等，这常常给齿轮特征信号的提取带来困难。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中由于振动信号可能被放大、滤波、衰减导致提取的振动信号准确性较低的问题，本专利技术提出一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统和方法，指导最佳外部测点的选择与布置，以此来提高箱体振动测试法检测传动系统运行状态的准确性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，包括在齿轮上安装有第一加速度传感器，在轴上安装有第二加速度传感器，在轴承上安装有第三加速度传感器；
[0008]所述第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器分别用于将对应检测的冲击信号通过信号采集器传输到上位机进行振动传递灵敏度计算。
[0009]优选地，所述齿轮、轴、轴承通过轴承座安装在底座的一端；所述轴承座上安装有第四加速度传感器。
[0010]优选地，所述底座的另一端安装有支撑杆，支撑杆顶端设置有摆锤，摆锤用于击打齿轮以输出冲击能量。
[0011]优选地，所述摆锤上安装有第五加速度传感器。
[0012]优选地，所述第五加速度传感器为单轴加速度传感器，第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器和第四加速度传感器为三轴加速度传感器。
[0013]优选地，所述支撑杆顶端还设置有量角器，用于测试摆锤与支撑杆的夹角。
[0014]本专利技术还提供一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算方法，具体包括以下步骤：
[0015]S1：安装各个加速度传感器后，分别测量不同加速度传感器之间的距离d
ij
，i和j分别表示第i个加速度传感器和第j个加速度传感器；
[0016]S2：将摆锤从第一夹角释放，各个传感器实时检测冲击信号判定冲击时间节点，从而计算传感器之间传递时间灵敏度；
[0017]S3：计算每个传感器沿各个方向的振动加速度信号能量，从而计算每个传感器上的总振动加速度；
[0018]S4：根据每个传感器上的总振动加速度计算不同传感器之间的振动传递总灵敏度。
[0019]优选地，所述S2中，冲击时间节点判定方法为：
[0020]计算传感器检测到噪声信号的平均峰值，若平均峰值大于或等于预设阈值，则认为检测到冲击信号，若平均峰值小于预设阈值，则继续检测噪声信号；当冲击信号到来后，信号幅值是否继续增加，若信号幅值不增加，则认为该时刻为首个冲击信号峰值出现时刻，即振动经过该传感器的时间节点；若信号幅值继续增加，则说明首个冲击信号峰值还未出现，继续检测冲击信号。
[0021]优选地，所述S2中，传感器之间传递时间灵敏度的计算公式为：
[0022][0023]公式(1)中，S
tij
表示第i个传感器和第j个传感器之间的传递时间灵敏度；t
j
表示振动经过第j个传感器的时间节点；t
i
表示振动经过第i个传感器的时间节点；d
ij
表示第i个传感器和第j个传感器之间的距离；5200表示振动在铁中的传播速度。
[0024]优选地，所述S4中，不同传感器之间的振动传递总灵敏度的计算公式为：
[0025][0026]公式(2)中，S
ij
表示第i个传感器和第j个传感器之间的振动传递总灵敏度；a
i
表示第i个传感器上总的振动加速度；a
j
表示第j个传感器上总的振动加速度；
[0027]其中，
[0028][0029][0030]公式(3)中，a
xi
表示第i个传感器沿x轴方向的离散振动信号的信号能量；a
yi
表示第i个传感器沿y轴方向的离散振动信号的信号能量；a
zi
表示第i个传感器沿z轴方向的离散振动信号的信号能量；为第i个传感器沿x、y、z轴方向的振动加速度信号，α为离散采样点编号，β为t1至t2时间段内采样点的总个数。
[0031]综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0032]本专利技术通过在齿轮、轴、轴承上分别安装加速度传感器，以检测振动冲击信号，从而计算振动传递灵敏度。本专利技术结构简单，计算方法不复杂，不需要采集箱体振动信号，因
此减少了外部干扰，提高了测试精度。
附图说明：
[0033]图1为根据本专利技术示例性实施例的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统示意图。
[0034]图2为根据本专利技术示例性实施例的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算方法示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合实施例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0037]如图1所示，本专利技术提供一种齿轮
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轴
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轴承振动传递界面传递灵敏度计算系统，包括底座1。底座1的一端(右端)安装有支撑杆2，支撑杆2的顶端有量角器3和摆锤4；底座1的另一端(左端)安装有齿轮5、轴6、轴承7和轴承座8，轴承7安装在轴承座8上，且齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，在齿轮上安装有第一加速度传感器，在轴上安装有第二加速度传感器，在轴承上安装有第三加速度传感器；所述第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器分别用于将对应检测的冲击信号通过信号采集器传输到上位机进行振动传递灵敏度计算。2.如权利要求1所述的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，所述齿轮、轴、轴承通过轴承座安装在底座的一端；所述轴承座上安装有第四加速度传感器。3.如权利要求2所述的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，所述底座的另一端安装有支撑杆，支撑杆顶端设置有摆锤，摆锤用于击打齿轮以输出冲击能量。4.如权利要求3所述的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，所述摆锤上安装有第五加速度传感器。5.如权利要求4所述的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，所述第五加速度传感器为单轴加速度传感器，第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器和第四加速度传感器为三轴加速度传感器。6.如权利要求3所述的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算系统，其特征在于，所述支撑杆顶端还设置有量角器，用于测试摆锤与支撑杆的夹角。7.基于权利要求1
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6任一所述系统的一种用于齿轮
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轴
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轴承振动传递灵敏度计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：安装各个加速度传感器后，分别测量不同加速度传感器之间的距离d
ij
，i和j分别表示第i个加速度传感器和第j个加速度传感器；S2：将摆锤从第一夹角释放，各个传感器实时检测冲击信号判定冲击时间节点，从而计算传感器之间传递时间灵敏度；S3：计算每个传感器沿各个方向的振动加速度信号能量，从而计算每个传感器上的总振动加速度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵毅敏，蒋连宝，王利明，余文念，章朝栋，孔程程，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：