一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變速箱檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變速箱是工程機(jī)械等各種車輛的主要傳動(dòng)部件，擔(dān)負(fù)著將動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到車輪的重要使命。變速箱以其傳動(dòng)比固定，傳動(dòng)力矩大，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，使之成為車輛的關(guān)鍵性傳動(dòng)部件之一，其操作性、傳動(dòng)性和安全性的好壞直接影響到車輛的整體性能。因此，對(duì)變速箱的檢測(cè)十分重要。
[0003]目前應(yīng)用于變速箱檢測(cè)的方法主要包括溫度法、油樣分析法和振動(dòng)法。溫度法是通過(guò)監(jiān)測(cè)齒輪箱潤(rùn)滑油溫度來(lái)判斷齒輪箱是否工作正常，溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于齒輪箱載荷、速度和潤(rùn)滑情況的變化比較敏感；油樣分析法是從齒輪箱潤(rùn)滑油中提取油樣，通過(guò)收集和分析油樣中狀況金屬顆粒來(lái)判斷齒輪箱工作；振動(dòng)法是通過(guò)安裝在齒輪箱殼體適當(dāng)位置的振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分析和處理來(lái)判斷齒輪箱工作狀況與故障。
[0004]在現(xiàn)有的試驗(yàn)和在實(shí)際診斷過(guò)程中，往往只是對(duì)機(jī)器狀態(tài)信息中的一種信息進(jìn)行分析和觀察，從中提取有關(guān)機(jī)器行為的特征。然而，利用單一信息進(jìn)行故障診斷具有很強(qiáng)的不確定性和局限性。比如，利用振動(dòng)加速度信號(hào)對(duì)軸承狀態(tài)進(jìn)行診斷時(shí)，振動(dòng)加速度信號(hào)往往經(jīng)過(guò)強(qiáng)干擾以及非線性的傳遞后，有用的信息常常淹沒(méi)在其他頻率成分和測(cè)量噪聲之中，而且由于信號(hào)類型單一，能夠提供的信息較少，因而很難作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
[0005]因此，目前缺乏一種綜合檢測(cè)將溫度信息、油液信息以及振動(dòng)加速度信號(hào)，并且能夠綜合考慮這些信息對(duì)變速箱狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架；而且現(xiàn)有的變速箱故障檢測(cè)方法，均未研宄溫度信息、油液信息以及振動(dòng)加速度信號(hào)這三種信號(hào)的結(jié)合，未考慮溫度、油液和振動(dòng)各參數(shù)在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規(guī)律，以及溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)內(nèi)在的耦合關(guān)系，導(dǎo)致變速箱故障檢測(cè)的準(zhǔn)確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架及其檢測(cè)方法，該變速箱試驗(yàn)臺(tái)架綜合考慮了變速箱潤(rùn)滑油的溫度信息、油液信息以及振動(dòng)加速度信號(hào)，而且基于該變速箱試驗(yàn)臺(tái)架的檢測(cè)方法，在檢測(cè)溫度信息、油液信息以及振動(dòng)加速度信號(hào)這三種信號(hào)的基礎(chǔ)上，結(jié)合溫度、油液和振動(dòng)各參數(shù)在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規(guī)律，以及溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)內(nèi)在的耦合關(guān)系，提高了變速箱檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架，包括試驗(yàn)臺(tái)基座，所述試驗(yàn)臺(tái)基座上設(shè)有變速箱安裝座；所述變速箱安裝座上安裝有待測(cè)變速箱，所述待測(cè)變速箱左側(cè)的輸入軸通過(guò)第一萬(wàn)向聯(lián)軸器與第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端相連，第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸入端通過(guò)第一聯(lián)軸器與伺服電機(jī)的輸出軸相連；所述待測(cè)變速箱右側(cè)的輸出軸通過(guò)第二萬(wàn)向聯(lián)軸器與第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸入端相連，第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端通過(guò)第二聯(lián)軸器與負(fù)載相連；
[0009]所述待測(cè)變速箱與振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊和油液信息檢測(cè)模塊分別相連；所述振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊和油液信息檢測(cè)模塊分別與控制器模塊相連，所述控制器模塊還與負(fù)載相連。
[0010]所述試驗(yàn)臺(tái)基座為帶T型槽的實(shí)體結(jié)構(gòu)。
[0011]所述負(fù)載為磁粉制動(dòng)器，或電機(jī)。
[0012]所述待測(cè)變速箱的一端通過(guò)油管依次與溢流閥、精過(guò)濾器、油泵、粗過(guò)濾器、冷卻器、油液信息檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊連接，最后油管連接至待測(cè)變速箱的另一端，構(gòu)成變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)；所述油泵還與控制器模塊相連。
[0013]所述溫度檢測(cè)模塊為一溫度傳感器，其通過(guò)螺紋連接安裝在變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的油管T型三通接口上，溫度傳感器檢測(cè)到油管內(nèi)油液的溫度信號(hào)送至控制器模塊。
[0014]所述油液信息檢測(cè)模塊，包括在線潤(rùn)滑油鐵磁性顆粒傳感器、在線介電常數(shù)傳感器和在線粘度傳感器，其分別依次通過(guò)螺紋連接安裝在變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的油管T型三通接口上，并將檢測(cè)到的鐵磁性磨損顆粒量信息、潤(rùn)滑油含水率信息和油液粘度信息傳送至控制器模塊。
[0015]所述振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊，包括若干加速度振動(dòng)信號(hào)傳感器和信號(hào)處理單元，加速度振動(dòng)信號(hào)傳感器分別安裝在待測(cè)變速箱兩端的軸承座和箱體上，所檢測(cè)到的加速度振動(dòng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理單元，傳送至控制器模塊。
[0016]所述伺服電機(jī)與第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器固定在伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座上，所述伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座固定在試驗(yàn)臺(tái)基座上。
[0017]所述控制器模塊還與一顯示屏相連。
[0018]一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0019]步驟(I):選取判斷變速箱故障的參數(shù)，包括潤(rùn)滑油液溫度、鐵磁性磨損顆粒量、潤(rùn)滑油含水率與油液粘度，以及變速箱的振動(dòng)參數(shù)；
[0020]步驟(2):在所選取溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合磨損試驗(yàn)過(guò)程，研宄溫度、油液和振動(dòng)各參數(shù)在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規(guī)律，以及溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)內(nèi)在的耦合關(guān)系，為變速箱的溫度、油液和振動(dòng)融合診斷提供依據(jù)；
[0021]步驟(3):利用單位圓特征提取方法，對(duì)變速箱溫度、油液和振動(dòng)的高維數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，進(jìn)行變速箱的故障識(shí)別和故障磨損程度判別。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023](I)本發(fā)明通過(guò)臺(tái)架上設(shè)置的溫度檢測(cè)模塊、油液信息檢測(cè)模塊和振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速箱三種不同信息的采集，將變速箱的溫度信息、油液信息以及振動(dòng)加速度信號(hào)綜合起來(lái)考慮，從三個(gè)不同的角度得到三種不同的信息，經(jīng)過(guò)分析和觀察從而獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的決策和估計(jì)，使系統(tǒng)獲得比其單個(gè)組成部分更加充分的信息，提高整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的有效性能，全面準(zhǔn)確地描述被測(cè)對(duì)象；
[0024](2)本發(fā)明的伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感固定在伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座上，這樣設(shè)置能夠保證調(diào)節(jié)第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器之間距離時(shí)只需移動(dòng)伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座，避免同時(shí)移動(dòng)伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器后需要對(duì)兩者之間的相對(duì)位置從新進(jìn)行精確定位；
[0025](3)本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)基座為帶T型槽的實(shí)體結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座、變速箱安裝座、第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)載都通過(guò)壓板固定的方式固定在試驗(yàn)臺(tái)基座上，這樣設(shè)置能夠保證檢測(cè)不同變速箱時(shí)可以方便地調(diào)節(jié)各個(gè)零部件之間的距離；
[0026](4)本發(fā)明在所選取溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合磨損試驗(yàn)過(guò)程，研宄溫度、油液和振動(dòng)各參數(shù)在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規(guī)律，以及溫度、油液和振動(dòng)參數(shù)內(nèi)在的耦合關(guān)系，為變速箱的溫度、油液和振動(dòng)融合診斷提供依據(jù)；
[0027](5)本發(fā)明的溫度傳感器、在線潤(rùn)滑油鐵磁性顆粒傳感器、在線介電常數(shù)傳感器和在線粘度傳感器，分別通過(guò)螺紋連接安裝在變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的油管T型三通接口上，這樣設(shè)置能夠保證傳感器產(chǎn)生故障后方便地進(jìn)行維護(hù)并能夠方便地更換其它類型的傳感器以進(jìn)行檢測(cè)模塊的升級(jí)。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)示意圖。
[0031]其中，1、負(fù)載；2、第二聯(lián)軸器；3、第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器；4、第二萬(wàn)向聯(lián)軸器；5、加速度振動(dòng)信號(hào)傳感器；6、待測(cè)變速箱；7、第一萬(wàn)向聯(lián)軸器；8、第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器；9、第一聯(lián)軸器；10、伺服電機(jī)；11、伺服電機(jī)及第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝座；12、變速箱安裝座；13、試驗(yàn)臺(tái)基座；14、溫度檢測(cè)模塊；15、油液信息檢測(cè)模塊；16、控制器模塊；17、溢流閥；18、精過(guò)濾器；19、油泵；20、粗過(guò)濾器；21、冷卻器；22、在線潤(rùn)滑油鐵磁性顆粒傳感器；23、在線介電常數(shù)傳感器；24、在線粘度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0033]實(shí)施例:如圖1和圖2所示，一種基于多信息融合的變速箱試驗(yàn)臺(tái)架，包括試驗(yàn)臺(tái)基座13，所述試驗(yàn)臺(tái)基座13上設(shè)有變速箱安裝座12 ;所述變速箱安裝座12上安裝有待測(cè)變速箱6，所述待測(cè)變速箱6左側(cè)的輸入軸通過(guò)第一萬(wàn)向聯(lián)軸器7與第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器8的輸出端相連，第一扭矩轉(zhuǎn)速傳感器8的輸入端通過(guò)第一聯(lián)軸器9與伺服電機(jī)10的輸出軸相連；所述待測(cè)變速箱6右側(cè)的輸出軸通過(guò)第二萬(wàn)向聯(lián)軸器4與第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3的輸入端相連，第二扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出端通過(guò)第二聯(lián)軸器2與負(fù)載I相連；
[0034]所述待測(cè)變速箱6與振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊14和油液信息檢測(cè)模塊15分別相連；所述振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊14和油液信息檢測(cè)模塊15分別與控制器模塊16相連。所述控制器模塊16還與一顯示屏相連，所述控制器模塊16還與負(fù)載I相連。
[0035]本發(fā)明的