CN103728132A - 减速机传动效率/故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减速机传动效率/故障检测系统及方法。本发明包括电动机、输入转矩传感器、加速度传感器、输出转矩传感器、磁粉制动器、微型计算机和采集卡。本发明通过输入输出传感器，可以检测到减速机输入轴与输出轴的转速、扭矩，经计算机终端分析计算，可得到减速机的传动效率。通过加速度传感器检测减速机的振动，由采集卡采集加速度传感器检测到的振动信号，然后经计算机终端分析处理，能够精确的提取待检测减速机的振动信号特征，实现减速机的质量检测。本发明具有成本低、可靠性高、操作方便、对工作环境要求低的优点。

Description

减速机传动效率/故障检测系统及方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种减速机传动效率/故障检测系统及方法。

背景技术

蜗轮蜗杆减速机是一种动力传动装置，广泛应用于各种机械传动系统中。减速机的质量和传动效率是用户选择减速机类型的标准，因此，为了提高市场竞争力，减速机生产厂家不断的研发新技术来提高减速机的传动效率及生产质量。同时，在出厂前都会进行传动效率和质量的测试，以保证减速机的质量。目前，应用最为广泛的故障检测技术有：油液检测法、噪声检测法和振动检测法。每种检测方法都有一套适用的检测系统。

利用油液检测法和噪声检测法也可以建立一套减速机检测系统，但是由于油液检测法操作麻烦，不易于实行；而噪声检测法对于周围环境要求较高，实行难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减速机传动效率及故障的检测系统。利用试验台对测试设备进行连接固定，通过加速度传感器和采集卡实现信号采集，最后由计算机终端计算分析给出检测结果。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

减速机传动效率/故障检测系统，包括电动机、输入转矩传感器、加速度传感器、输出转矩传感器、磁粉制动器、微型计算机和采集卡。

电动机的输出轴通过输入转矩传感器与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴通过输出转矩传感器与磁粉制动器的输入轴连接；在减速机的靠近输出轴的位置还设置有加速度传感器；

所述的输入转矩传感器、输出转矩传感器和加速度传感器均通过采集卡与微型计算机信号连接。

减速机传动效率/故障检测方法：开启该减速机传动效率及故障检测系统，经采集卡读取输入转矩传感器、输出转矩传感器和加速度传感器的信号；

其中减速机传动效率                                               ，其中

表示输出扭矩，

表示输出转速，

表示输入扭矩，输入转速，和均由输出转矩传感器采集得到，

和

均由输入转矩传感器采集得到。

故障检测具体是：首先，运用小波分析对来自加速度传感器的振动信号进行去除噪声的处理；然后，应用小波变换或经验模态分解的方法，将去噪后的信号进行分解；再利用自相关分析选取含有故障信号的分量，对其进行希尔伯特包络分析，最终得到减速机故障信号的特征频率。

本发明的有益效果：

1、采用高稳定传感器的测量取代了传统的人工用耳朵直接听的方式，提高了测量精度和效率。

2、可取代传统的测量参数单一的测量系统，集传动效率测量和故障检测于一体，降低了成本，提高了工作效率。

3、与噪声法和油液法相比，具有成本低、可靠性高、操作方便、对工作环境要求低的优点。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明中振动信号处理的流程图。

图中1.实验台、2.电动机、3.法兰盘、4.输入转矩传感器、5.加速度传感器、6.减速机、7.输出转矩传感器、8.磁粉制动器、9.微型计算机、10.采集卡、11.垫块。

具体实施方式

本发明应用振动检测法设计了一套检测系统。振动检测法是基于不同类型故障的减速机在工作时产生振动的能量大小不同的原理，判断减速机是否有故障，也就是判断减速机的质量合格与否。本发明通过输入输出传感器，可以检测到减速机输入轴与输出轴的转速、扭矩，经计算机终端分析计算，可得到减速机的传动效率。通过加速度传感器检测减速机的振动，由采集卡采集加速度传感器检测到的振动信号，然后经计算机终端分析处理，能够精确的提取待检测减速机的振动信号特征，实现减速机的质量检测。

如图1和图2所示，在进行减速机振动测试前，先把测试设备牢固的连接在一块，形成一个稳定的传动系统，五个测试设备牢固地固定在实验台1上。在整个过程中，因为磁粉制动器8轴的中心高度最高，所以其他设备都以磁粉制动器8轴的高度为标准。用螺栓和螺柱将磁粉制动器8固定在实验台1上之后，按照轴的高度差，选择垫块11，在垫块上放置输出转矩传感器7，两个轴经过法兰盘3连接好后，固定输出转矩传感器7。同样的方法一次固定减速机6、输入转矩传感器4、电动机2。测试设备连接好后，将加速度传感器5固定在减速机6上靠近输出轴的位置，输出端连接到采集卡10上，采集卡10安放在微型计算机9主机上，同时将输入转矩传感器4和输出转矩传感器7的输出信号接到采集卡10上。打开微型计算机9，打开减速机振动测试软件，输入信号的采样频率和采样时间，打开电动机2的开关，进行减速机6的传动效率测试和故障测试。

减速机6的传动效率的具体计算公式如下

式中：

表示输出功率，

表示输入功率。

功率的计算公式如下：

式中：

表示功率，

表示扭矩，表示转速。

减速机6故障检测的具体分析方法如下，流程见图3：

由加速度传感器5检测到的振动信号，经采集卡10采集，存储在微型计算机9中。打开减速机故障及传动效率检测软件，将采集到的振动信号加载到软件中。首先，运用小波分析对振动信号进行去除噪声的处理。然后，应用小波变换或经验模态分解的方法，将去噪后的信号进行分解。再利用自相关分析选取含有故障信号的分量，对其进行希尔伯特包络分析，最终得到减速机故障信号的特征频率。应用这套分析方法的依据是：不同质量的减速机，其振动信号能量的分布是不同的，而且当减速机的不同零部件出现故障时，振动信号的特征也不一样。例如，当蜗轮出现故障时，振动信号会出现以蜗轮轴的转动频率为调制频率，以蜗轮蜗杆的啮合频率为载波频率的调制现象，包络解调得到的信号特征为蜗轮的转动频率。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 减速机传动效率/故障检测系统，包括电动机、输入转矩传感器、加速度传感器、输出转矩传感器、磁粉制动器、微型计算机和采集卡，其特征在于：

电动机的输出轴通过输入转矩传感器与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴通过输出转矩传感器与磁粉制动器的输入轴连接；在减速机的靠近输出轴的位置还设置有加速度传感器；

所述的输入转矩传感器、输出转矩传感器和加速度传感器均通过采集卡与微型计算机信号连接。

2.根据权利要求1所述的减速机传动效率/故障检测系统，其特征在于：所述的电动机、输入转矩传感器、加速度传感器和输出转矩传感器的下方设置有不同高度的垫块，用于测试设备的轴对中。

3.减速机传动效率/故障检测方法，包括如权利要求2所述的减速机传动效率/故障检测系统，其特征在于：

开启该减速机传动效率及故障检测系统，经采集卡读取输入转矩传感器、输出转矩传感器和加速度传感器的信号；

其中减速机传动效率                                               

，其中

表示输出扭矩，

表示输出转速，

表示输入扭矩，

输入转速，

和

均由输出转矩传感器采集得到，

和

均由输入转矩传感器采集得到；

故障检测具体是：首先，运用小波分析对来自加速度传感器的振动信号进行去除噪声的处理；然后，应用小波变换或经验模态分解的方法，将去噪后的信号进行分解；再利用自相关分析选取含有故障信号的分量，对其进行希尔伯特包络分析，最终得到减速机故障信号的特征频率。

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