CN103308305B - 齿轮故障诊断装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种齿轮故障诊断装置及方法。该齿轮故障诊断装置包括振动检测盘，安装在待检测齿轮的传动轴上；振动传感器，用于检测振动检测盘的振动；数据采集器，与振动传感器相连接；以及故障诊断终端，与数据采集器相连接。本发明通过在待检测齿轮的传动轴上安装振动检测盘，传动轴随着待检测齿轮的振动而振动，振动检测盘随着传动轴的振动而振动，振动检测盘能够反应出待检测齿轮的振动状况，排除齿轮箱箱体振动或者系统其它振源振动的影响；通过振动传感器检测振动检测盘的振动，然后经数据采集器和故障诊断终端的分析处理，能够准确地提取待检测齿轮的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。

Description

齿轮故障诊断装置及方法
技术领域
本发明涉及齿轮领域，特别地，涉及一种齿轮故障诊断装置及方法。
背景技术
目前齿轮故障诊断中一般采集的是齿轮箱箱体振动信号。在箱体轴承座上安装振动加速度传感器获取箱体振动信号，通过对箱体振动信号进行信号分析与处理，例如同步滤波、频谱分析、倒谱分析、小波分析等，提取出待诊断齿轮的啮合振动信号，实现齿轮故障诊断。但是，由于箱体振动信号中包含了各个齿轮的啮合振动以及机器系统中其它振源的响应，导致待诊断齿轮的信噪比很差，要想将待诊断齿轮的啮合振动信号从这种很强的噪声中分离出来是十分困难的。而采用时域同步平均等信号处理方法亦得不到好的效果，这是因为在抑制噪声的同时，部分有用信号尤其是信号中的高频分量也在一定程度上受到了抑制，这对齿轮早期故障的诊断非常不利。因而，利用箱体振动信号难以实现齿轮故障的有效诊断。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够有效的诊断出齿轮故障的齿轮故障诊断装置及方法。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种齿轮故障诊断装置，包括：振动检测盘，安装在待检测齿轮的传动轴上；振动传感器，用于检测振动检测盘的振动；数据采集器，与振动传感器相连接；以及故障诊断终端，与数据采集器相连接。
进一步地，诊断装置包括两个振动传感器，两个振动传感器安装在振动检测盘的两个相对侧面的同一周向位置上；数据采集器对来自两个振动传感器的振动信号进行同步采集和差分处理。
进一步地，振动传感器为非接触式振动传感器。
进一步地，振动检测盘直径大于传动轴上的用于安装待检测齿轮的齿轮安装轴颈的直径。
进一步地，振动检测盘为圆盘。
进一步地，振动检测盘的中心线与传动轴的中心线在同一条直线上。
进一步地，诊断装置还包括放大振动传感器信号的信号放大器，信号放大器连接在振动传感器和数据采集器之间。
本发明的另一方面还提供了一种齿轮故障诊断方法，包括以下步骤：步骤S1，在待检测齿轮的传动轴上安装振动检测盘；步骤S3，在待检测齿轮旋转啮合状态下，利用振动传感器检测振动检测盘的振动并生成振动信号；步骤S5，数据采集器接收振动传感器传送的振动信号，处理后发送给故障诊断终端；步骤S7，故障诊断终端接收数据采集器发出的信号，并进行信号分析，确定待检测齿轮的故障特征。
进一步地，步骤S3之后还包括：信号放大器接收到振动传感器发出的振动信号，并将所接收到的振动信号放大处理。
进一步地，步骤S5中，数据采集器同步接收安装在振动检测盘的两个相对侧面的同一周向位置上的两个振动传感器的振动信号，并进行差分处理。
本发明具有以下有益效果：
在待检测齿轮的传动轴上安装振动检测盘，传动轴随着待检测齿轮的振动而振动，振动检测盘随着传动轴的振动而振动，振动检测盘能够反应出待检测齿轮的振动状况，排除齿轮箱箱体振动或者系统其它振源振动的影响；通过振动传感器检测振动检测盘的振动，然后经数据采集器和故障诊断终端的分析处理，能够准确地提取待检测齿轮的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的齿轮故障诊断装置的结构示意图；以及,
图2是本发明优选实施例的齿轮故障诊断方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的优选实施例提供了一种齿轮故障诊断装置，包括振动检测盘20，安装在待检测齿轮11的传动轴12上；振动传感器30，用于检测振动检测盘20的振动；数据采集器40，与振动传感器30相连接；以及故障诊断终端50，与数据采集器40相连接。在待检测齿轮11的传动轴12上安装振动检测盘20，传动轴12随着待检测齿轮11的振动而振动，振动检测盘20随着传动轴12的振动而振动，振动检测盘20能够反应出待检测齿轮11的振动状况，排除齿轮箱10的箱体振动或者系统其它振源振动的影响；通过振动传感器30采集振动检测盘20的振动，然后经数据采集器40和故障诊断终端50的分析处理，能够准确地提取待检测齿轮11的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。
振动检测盘20采用刚性材料制备，且振动检测盘20固定安装在传动轴12上，在本实施方式中，传动轴12的轴端与振动检测盘20通过销轴固定连接；在其他实施方式中，振动检测盘20还可以通过卡扣等方式固定在传动轴12上；以使得振动检测盘20能够跟随传动轴12的转动而转动，振动检测盘20的振动状况与传动轴12的振动状况相同。振动检测盘20的厚度不宜过厚，以避免振动检测盘20过厚过重破坏传动轴12的动力学特性，影响诊断结果。振动检测盘20直径大于传动轴12上的用于安装待检测齿轮11的齿轮安装轴颈的直径，以便于振动传感器30的安装。一般地，振动检测盘20为对称安装的均匀圆盘，以使得振动检测盘20随着传动轴12的转动而转动时，振动检测盘20的振动与传动轴12的振动相同。振动检测盘20的中心线与传动轴12的中心线在同一条直线上，避免破坏传动轴12的平衡。
多个振动传感器30设置在振动检测盘20的两个侧面上，以分别测量振动检测盘20两个侧面的振动状况。在本实施方式中，该诊断装置包括两个振动传感器30，两个振动传感器30安装在振动检测盘20的两侧面的同一周向位置，振动传感器30检测振动检测盘20的两个相对侧面的同一周向位置的振动并生成振动信号，分别为第一信号和第二信号。当振动检测盘20远离其中一振动传感器30时，振动检测盘20靠近另一振动传感器30。振动传感器30为非接触式振动传感器，一方面能够避免振动传感器30破坏传动轴12的平衡，另一方面防止振动传感器30随着振动检测盘20的转动而被甩出。非接触式振动传感器可为电涡流位移传感器、激光位移传感器、电磁感应传感器等。
本发明的诊断装置还包括放大振动传感器30信号的信号放大器60，信号放大器60连接在振动传感器30和数据采集器40之间，即振动传感器30将所检测的振动信号发出后经信号放大器60放大处理后，再发送给数据采集器40处理，数据采集器40同步接收信号放大器60所发出的信号，并进行差分处理，以提高振动信号的信噪比，数据采集器40将处理后的数据发送给故障诊断终端50，故障诊断终端50对数据采集器40发送的数据进行分析处理，并确定待检测齿轮的故障特征，从而实现齿轮故障的有效诊断。
请结合参见图2，本发明的另一方面还提供了一种采用上述齿轮故障诊断装置的诊断方法，包括以下步骤：步骤S1，在待检测齿轮11的传动轴12上安装振动检测盘20；步骤S3，在待检测齿轮11旋转啮合状态下，利用振动传感器30检测振动检测盘20的振动并生成振动信号；步骤S5，数据采集器40接收振动传感器30传送的振动信号，处理后发送给故障诊断终端50；步骤S7，故障诊断终端50接收数据采集器40发出的信号，并进行信号分析，确定待检测齿轮11的故障特征。根据本发明的齿轮故障诊断方法，振动传感器30检测振动检测盘20的振动并将该振动生成振动信号，振动检测盘20固定在传动轴12上，跟随待检测齿轮11的转动而转动，其振动状况与传动轴12、待检测齿轮11的振动状况相同，因此振动传感器30所检测的信号即为待诊断齿轮11的振动信号；振动传感器30将检测到的振动检测盘20振动信号发送给数据采集器40，经数据采集器40和故障诊断终端50的分析处理，能够准确地提取待检测齿轮11的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。
步骤S1，在待检测齿轮11的传动轴12上安装振动检测盘20；
振动检测盘20固定安装在传动轴12上，齿轮箱10内的待检测齿轮11转动，待检测齿轮11再带动传动轴12转动，传动轴12带动振动检测盘20转动。由于待检测齿轮11、传动轴12与振动检测盘20都是刚性连接，所以振动检测盘20的振动与待检测齿轮11的振动相同，排除齿轮箱10箱体振动或者系统其它振源振动的影响。
步骤S3，在待检测齿轮11旋转啮合状态下，利用振动传感器30检测振动检测盘20的振动并生成振动信号。多个振动传感器30安装在振动检测盘20的两侧面，分别检测振动检测盘20两侧面的振动状况。优选地，两个振动传感器30安装在振动检测盘20的两个相对侧面的同一周向位置上，振动传感器30检测振动检测盘20的两个相对侧面的同一周向位置的振动并生成振动信号，振动传感器30一般采用非接触式振动传感器。
振动传感器30与信号放大器60相连，振动传感器30将检测到的振动信号发送给信号放大器60，信号放大器60将接收到的信号放大处理后发出。
步骤S5，数据采集器40接收所述振动传感器30传送的振动信号，处理后发送给故障诊断终端50；
数据采集器40接收振动传感器30传送的振动信号，数据采集器40同步接收设置在振动检测盘20不同侧面的振动信号，对其中不同侧面的两个振动信号进行差分处理，即振动检测盘20第一侧面的一个振动传感器30的振动信号为A，振动检测盘20第二侧面的一个振动传感器30的振动信号为-B，差分信号为A+B。对振动检测盘20两个不同侧面的两个振动信号进行差分处理，提高了信号的抗干扰能力，提高振动信号的信噪比，有助于提高诊断的准确度；数据采集器40将差分处理后的信号发送给故障诊断终端50。
优选地，数据采集器40同步接收两个振动信号，分别为第一信号和第二信号，第一信号和第二信号分别由安装在振动检测盘20的相对侧面的同一周向位置的两个振动传感器30发送。数据采集器40对第一信号和第二信号进行差分处理，进行差分处理后的信号近似其中一个信号的两倍，可使得振动信号的信噪比提高两倍，以提高诊断的准确度。
步骤S7，故障诊断终端50接收数据采集器40发出的信号，即差分信号，并对该差分信号进行分析，以确定待诊断齿轮11的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
在待检测齿轮的传动轴上安装振动检测盘，传动轴随着待检测齿轮的振动而振动，振动检测盘随着传动轴的振动而振动，振动检测盘能够反应出待检测齿轮的振动状况，排除齿轮箱箱体振动或者系统其它振源振动的影响；通过振动传感器检测振动检测盘的振动，然后经数据采集器和故障诊断终端的分析处理，能够准确地提取待检测齿轮的故障特征，实现齿轮故障的有效诊断。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种齿轮故障诊断装置，其特征在于，包括：
振动检测盘(20)，安装在待检测齿轮(11)的传动轴(12)上；
振动传感器(30)，用于检测所述振动检测盘(20)的振动，所述振动传感器(30)为非接触式振动传感器，一方面能够避免所述振动传感器(30)破坏所述传动轴(12)的平衡，另一方面防止所述振动传感器(30)随着所述振动检测盘(20)的转动而被甩出；
数据采集器(40)，与所述振动传感器(30)相连接；以及
故障诊断终端(50)，与所述数据采集器(40)相连接；
所述振动检测盘(20)直径大于所述传动轴(12)上的用于安装所述待检测齿轮(11)的齿轮安装轴颈的直径。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，
所述诊断装置包括两个所述振动传感器(30)，两个所述振动传感器(30)安装在所述振动检测盘(20)的两个相对侧面的同一周向位置上；
所述数据采集器(40)对来自两个所述振动传感器(30)的振动信号进行同步采集和差分处理。
3.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，
所述振动检测盘(20)为圆盘。
4.根据权利要求3所述的诊断装置，其特征在于，
所述振动检测盘(20)的中心线与所述传动轴(12)的中心线在同一条直线上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的诊断装置，其特征在于，
所述诊断装置还包括放大所述振动传感器(30)发出的振动信号的信号放大器(60)，所述信号放大器(60)连接在所述振动传感器(30)和所述数据采集器(40)之间。
6.一种齿轮故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，在待检测齿轮(11)的传动轴(12)上安装振动检测盘(20)；
步骤S3，在所述待检测齿轮(11)旋转啮合状态下，利用振动传感器(30)检测所述振动检测盘(20)的振动并生成振动信号，所述振动传感器(30)为非接触式振动传感器，一方面能够避免所述振动传感器(30)破坏所述传动轴(12)的平衡，另一方面防止所述振动传感器(30)随着所述振动检测盘(20)的转动而被甩出；
步骤S5，数据采集器(40)接收所述振动传感器(30)传送的振动信号，处理后发送给故障诊断终端(50)；
步骤S7，所述故障诊断终端(50)接收所述数据采集器(40)发出的信号，并进行信号分析，确定待检测齿轮(11)的故障特征。
7.根据权利要求6所述的诊断方法，其特征在于，
所述步骤S3之后还包括：信号放大器(60)接收到所述振动传感器(30)发出的振动信号，并将所接收到的振动信号放大处理。
8.根据权利要求6所述的诊断方法，其特征在于，
所述步骤S5中，所述数据采集器(40)同步接收安装在所述振动检测盘(20)的两个相对侧面的同一周向位置上的两个所述振动传感器(30)的振动信号，并进行差分处理。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103712792B (zh) * 2013-12-16 2016-01-20 西安交通大学 一种针对风电齿轮箱的故障诊断方法
CN103940606B (zh) * 2014-04-03 2016-03-30 中国石油大学(北京) 齿轮箱故障诊断实验平台
CN104457856B (zh) * 2014-12-24 2017-01-11 重庆大学 基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置和方法
CN105136454A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 上海电机学院 一种风电机组齿轮箱故障识别方法
CN105798703A (zh) * 2016-06-07 2016-07-27 于法周 一种用于车床主传动的故障自动检测装置
CN108150636A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 中北大学 一种包含故障检测装置的齿轮箱
DE102018200933A1 (de) * 2018-01-22 2019-07-25 Aktiebolaget Skf Planetengetriebeanordnung
CN112265897B (zh) * 2020-11-03 2022-01-11 重庆红岩建设机械制造有限责任公司 一种提高驱动轴驱动稳定性机构
CN114018520A (zh) * 2021-11-12 2022-02-08 杭州云知物智能科技有限公司 一种基于振动试验平台的振动检测系统及振动检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1793815A (zh) * 2006-01-05 2006-06-28 友达光电股份有限公司 传送装置的磨耗监测系统及其方法
CN200975945Y (zh) * 2006-12-01 2007-11-14 山东济宁博特精密丝杠有限公司 高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪
CN101354311A (zh) * 2008-09-05 2009-01-28 重庆大学 汽车后桥寿命预测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1793815A (zh) * 2006-01-05 2006-06-28 友达光电股份有限公司 传送装置的磨耗监测系统及其方法
CN200975945Y (zh) * 2006-12-01 2007-11-14 山东济宁博特精密丝杠有限公司 高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪
CN101354311A (zh) * 2008-09-05 2009-01-28 重庆大学 汽车后桥寿命预测系统

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