齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種齒輪傳動系統(tǒng)各界面上沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)及方法，屬于齒輪傳動系統(tǒng)故障檢測領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置、沖擊振動觸發(fā)裝置和振動能量檢測裝置三個部分，系統(tǒng)固定裝置和振動發(fā)生裝置固定于同一隔震平臺上，通過振動能量檢測裝置的加速度傳感器檢測“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)及擺錘和軸承座各測點(diǎn)處的加速度信號，再經(jīng)振動能量檢測裝置的振動測量儀得到各測點(diǎn)上的振動峰值能量，再由PC機(jī)計算得出各連接界面的沖擊振動能量傳遞損耗率。本發(fā)明的檢測系統(tǒng)及方法，可以有效地解決齒輪傳動系統(tǒng)各界面的沖擊振動能量傳遞損耗率計算問題，為齒輪箱內(nèi)部早期微弱故障信號診斷提供了參考依據(jù)。
【專利說明】齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，具體涉及一種齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對齒輪箱內(nèi)部齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動故障的診斷，主要是通過在箱體表面提取特征信號，然后運(yùn)用不同方法(如小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、峰值能量法等)對信號進(jìn)行分析處理，再結(jié)合仿真模擬和理論分析，反推內(nèi)部故障的部位和損傷程度。
[0003]近年來，用于軸承故障診斷的峰值能量技術(shù)在許多工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到成功應(yīng)用，峰值能量測量能提供某些機(jī)械故障的早期預(yù)測。
[0003]通過閱讀文獻(xiàn)可知，與齒輪傳動的常規(guī)振動相比較，齒輪早期故障所引起的振動激勵非常微弱，振動響應(yīng)的傳遞路徑很復(fù)雜，振動信號所包含的信息豐富、頻率成分復(fù)雜，有用的故障信息往往被淹沒在其它頻率成分和測量噪聲之中。此外，對于具體箱體內(nèi)部沖擊振動時峰值能量在各零部件連接界面間的傳遞損耗率及其隨輸入變化的規(guī)律還未探知。由于上述原因?qū)е聦X輪傳動早期故障的定位和損傷程度估計困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，特別創(chuàng)新地提出了一種可對齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動時峰值能量在各零部件連接界面間的傳遞損耗率進(jìn)行測算的系統(tǒng)及方法，結(jié)合齒輪傳動系統(tǒng)輸入輸出端峰值能量的變化，可用來定位齒輪傳動系統(tǒng)早期故障和估計其損傷程度。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，包括“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置、沖擊振動觸發(fā)裝置和振動能量檢測裝置三個部分?！褒X輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置由底座和箱體式軸承座構(gòu)成，箱體式軸承座通過螺釘固定于底座上，被測“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)通過軸承外圈與箱體式軸承座過盈配合連接。
[0006]沖擊振動觸發(fā)裝置，由一龍門支架和一擺錘指針機(jī)構(gòu)組成。擺錘指針機(jī)構(gòu)的基部通過一軸承與龍門支架的橫桿過盈配合連接，擺錘可在一個與龍門支架橫桿垂直的平面內(nèi)擺動。
[0007]振動能量檢測系統(tǒng)，其包括一信號調(diào)理儀、一振動測量儀和四個壓電式加速度傳感器。
所述箱體式軸承座內(nèi)可拆卸式的裝入對應(yīng)尺寸的被測軸承及其相連軸和齒輪，軸承座底面通過螺釘緊固于底座上。
所述擺動指示機(jī)構(gòu)包括一龍門支架，龍門支架橫桿兩端通過雙頭螺栓與豎直支架連接，可實(shí)現(xiàn)橫向移動調(diào)節(jié)；下端通過螺釘緊固鏈接到底座上。
所述擺動指示機(jī)構(gòu)包括一量角器，量角器圓心鉆有與龍門支架橫桿同直徑的通孔，所述龍門支架橫桿穿過量角器通孔，量角器上鉆有一輔助定位小孔。所述擺動指示機(jī)構(gòu)包括一定位圈，定位圈內(nèi)徑與所述龍門支架橫桿直徑相同，所述龍門支架橫桿穿過定位圈內(nèi)圈，通過過盈配合連接，定位圈上鉆有一輔助定位的螺紋孔，與所述量角器上輔助定位孔通過一螺釘連接固定。
所述擺動指示機(jī)構(gòu)包括一軸承，軸承內(nèi)徑與所述龍門支架橫桿直徑相同，所述龍門支架橫桿穿過軸承內(nèi)圈，通過過盈配合連接。
所述擺動指示機(jī)構(gòu)包括一套圈，套圈內(nèi)圈與所述軸承外圈通過過盈配合連接，套圈上方連有一垂直指向量角器刻度線平面的T型指針，下方與擺錘連接。
所述擺錘可繞所述龍門支架橫桿擺動，且擺錘錘尖擺動弧線與被測齒輪分度圓相切。所述4個壓電式加速度傳感器磁鐵吸附式安裝于擺錘、軸承座及被測軸和齒輪上，所述加速度傳感器提取的信號經(jīng)過信號調(diào)理儀到達(dá)振動測量儀。
本發(fā)明還提供了一種齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測方法，包括“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置、沖擊振動觸發(fā)裝置和振動能量檢測裝置，其特征在于包括以下步驟:
51.將被測箱體內(nèi)部齒輪及其相連軸和軸承裝入一對應(yīng)尺寸的固定裝置——箱體式軸承座上，將振動能量檢測裝置的4個壓電式加速度傳感器分別安裝于齒輪、軸、軸承、及擺錘和軸承座各測點(diǎn)處，傳感器檢測信號輸出端分別接入信號調(diào)理儀的四個輸入信道，對應(yīng)輸出端分別接入振動測量儀的四個輸入通道；
52.轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)齒輪及擺錘指針機(jī)構(gòu)的擺錘錘尖，使擺錘錘尖能夠與齒輪齒面的節(jié)圓附近部分有接觸，接通各用電儀器電源，并開啟儀器，設(shè)置各儀器的相關(guān)參數(shù)，預(yù)熱幾分鐘后選擇開始記錄數(shù)據(jù)，拉起擺動指示機(jī)構(gòu)的擺錘到一所需擺速對應(yīng)的高度后松開，使其垂頭撞擊齒輪齒面，產(chǎn)生沖擊振動能量信號，待信號衰減趨于穩(wěn)定后選擇停止記錄；
53.調(diào)整以保持齒輪、各傳感器和擺錘初始擺角不變，多次重復(fù)測量同一能量激勵下各界面兩端的振動峰值能量，改變輸入擺角，多次重復(fù)測量不同能量激勵下各界面兩端的振動峰值能量，導(dǎo)出振動測量儀記錄數(shù)據(jù)至PC機(jī)，對重復(fù)測量的各組數(shù)據(jù)剔除部分偏離較大的測量值后取平均值，然后代入界面振動能量傳遞損耗率計算公式，計算得到各界面在不同輸入能量峰值下對應(yīng)的能量傳遞損耗率；
根據(jù)權(quán)利要求1所述的“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置，其特征在于所述“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置包含多種不同型號的箱體式軸承座；
根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺錘指針機(jī)構(gòu)，其特征在于所述擺錘指針機(jī)構(gòu)的擺錘錘尖運(yùn)動半徑可根據(jù)齒輪節(jié)圓半徑的改變而調(diào)節(jié)；
根據(jù)權(quán)利要求2所述的多次重復(fù)測量取平均值計算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，其特征是底座、信號調(diào)理儀、振動測量儀和4個壓電式加速度傳感器，底座上固定箱體式軸承座、擺動指示機(jī)構(gòu)； 擺動指示機(jī)構(gòu)包括 龍門支架，龍門支架橫桿兩端通過雙頭螺栓與豎直支架連接；下端通過螺釘緊固鏈接到底座上； 量角器，其圓心鉆有與龍門支架橫桿同直徑的通孔，所述龍門支架橫桿穿過量角器通孔， 定位圈，其內(nèi)徑與所述龍門支架橫桿直徑相同，所述龍門支架橫桿穿過定位圈內(nèi)圈，通過過盈配合連接； 軸承，其內(nèi)徑與所述龍門支架橫桿直徑相同，所述龍門支架橫桿穿過軸承內(nèi)圈，通過過盈配合連接； 套圈，其內(nèi)圈與所述軸承外圈通過過盈配合連接，套圈上方連有一垂直指向量角器刻度線平面的T型指針，下方與擺錘連接； 所述各個壓電式加速度傳感器磁鐵吸附式分別安裝于擺錘、箱體式軸承座及被測軸和齒輪上，所述壓電式加速度傳感器提取的信號經(jīng)過信號調(diào)理儀到達(dá)振動測量儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的箱體式軸承座內(nèi)可拆卸式的裝入對應(yīng)尺寸的被測軸承及其相連軸和齒輪，軸承座底面通過螺釘緊固于底座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述量角器上還鉆有一輔助定位孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位圈上還鉆有一輔助定位的螺紋孔，與所述量角器上輔助定位孔通過一螺釘連接固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的擺錘可繞所述龍門支架橫桿擺動，且擺錘錘尖擺動弧線與被測齒輪分度圓相切。
6.一種齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測方法，包括“齒輪-軸-軸承”系統(tǒng)固定裝置、沖擊振動觸發(fā)裝置和振動能量檢測裝置，其特征在于包括以下步驟: S1.將被測齒輪及其相連軸和軸承裝入箱體式軸承座內(nèi)，將振動能量檢測裝置的4個壓電式加速度傳感器分別安裝于齒輪、軸、軸承、及擺錘和軸承座各測點(diǎn)處，傳感器檢測信號輸出端分別接入信號調(diào)理儀的四個輸入信道，對應(yīng)輸出端分別接入振動測量儀的四個輸入通道；S2.轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)齒輪及擺錘指針機(jī)構(gòu)的擺錘錘尖，使擺錘錘尖能夠與齒輪齒面的分度圓附近部分有接觸，接通各用電儀器電源，并開啟儀器，設(shè)置各儀器的相關(guān)參數(shù)，預(yù)熱幾分鐘后選擇開始記錄數(shù)據(jù)，拉起擺動指示機(jī)構(gòu)的擺錘到一所需擺速對應(yīng)的高度后松開，使其垂頭撞擊齒輪齒面，產(chǎn)生沖擊振動能量信號，待信號衰減趨于穩(wěn)定后選擇停止記錄； S3.調(diào)整以保持齒輪、各傳感器和擺錘初始擺角位置不變，多次重復(fù)測量同一能量激勵下各界面兩端的振動峰值能量，改變輸入擺角，多次重復(fù)測量不同能量激勵下各界面兩端的振動峰值能量，導(dǎo)出振動測量儀記錄數(shù)據(jù)至PC機(jī)，對重復(fù)測量的各組數(shù)據(jù)剔除部分偏離較大的測量值后取平均值，然后代入界面振動能量傳遞損耗率計算公式，計算得到各界面在不同輸入能量峰值下對應(yīng)的能量傳遞損耗率；所述的平均值計算公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的齒輪傳動系統(tǒng)沖擊振動能量傳遞損耗率檢測方法，其特征在于所述擺錘指針機(jī)構(gòu)的擺錘錘尖運(yùn)動半徑可根據(jù)齒輪節(jié)圓半徑的改變而調(diào)節(jié)。
【文檔編號】G01M13/02GK103712794SQ201310707287
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】錢蘇翔, 商遠(yuǎn)福, 沈曉梅, 李凱, 于志恒, 史躍勛 申請人:嘉興學(xué)院