CN111350804B - 一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统 - Google Patents

一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统，包括传感器组件、分析处理模块和状态监测装置；所述激光位移传感器用于测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移；所述电涡流位移传感器用于测量链轮安装轴的振幅；所述传感器组件通过信号采集单元输入分析处理模块；所述分析处理模块包括圆度计算模块和齿面磨损分析模块；所述圆度计算模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损；所述齿面磨损分析模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移，判断链轮轮齿是否磨损。本发明结构简单、安装方便、可靠性高，可经过分析模块处理得到的信号能够更加真实地反映链轮的实际状态和运动特征。

Description

一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统
技术领域
本发明涉及链轮磨损监测领域或者智能联合收割机领域，特别涉及一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统。
背景技术
谷物联合收割机工作环境恶劣并且工况复杂，整机工作时振动剧烈导致关键零部件容易产生疲劳破坏且导致可靠性差，主要是因为谷物联合收割机多级链传动系统常常发生链轮的磨损、点蚀等情况。如果驾驶员未能及时发现并处理，问题链轮会造成传动链的磨损以及系统转速降低甚至机器发生损坏的后果。最终降低联合收割机在共工作时的效率，并且浪费大量时间，并且可能造成其他工作部件连续损害，最终导致整机工作可靠性大大降低。因此，为了有效提高谷物联合收割机工作效率和延长无故障时间，对谷物联合收割机多级链传动系统进行实时工作前的在线监测以及对问题链轮精确定位具有重要意义。
目前针对谷物联合收割机链传动中的故障诊断的方法主要有：中国专利公开了采用割台高度检测传感器可以精确实时的检测联合收割机割台的高度，得到相应的割茬高度进行显示，当割台高度不符合工作要求时则进行相应报警提示，可以避免对割刀的损坏。中国专利公开了一种联合收割机电气系统故障诊断装置，将被诊断对象依次电连接继电器触点、单片微型处理器，单片微型处理器另一端电连接液晶屏和键盘，可以在联合收割机作业时及时发现电气系统故障并给出故障处理建议；中国专利公开了一种基于FNN的切纵流联合收割机故障诊断方法及其装置，其基于FNN故障诊断算法并通过信号采集模块、PLC、显示模块和声光报警模块来实现对切纵流联合收割机工作情况、故障情况的实时监测。
以上发明专利可以实现对联合收割机工作状态和故障情况的实时监测，但是结构复杂，成本昂贵，精度不高，并且难以应用于链传动系统中的链轮的故障检测及具体定位和在线监测。目前对于链轮的圆度变化以及链轮的磨损缺乏系统的精确的监测手段且复杂的工作环境会导致现有测量信号失真和整机可靠性降低。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种链轮磨损在线监测系统及谷物联合收割机链传动系统，通过利用若干激光位移传感器和电涡流位移传感器的组合来实时监测谷物联合收割机多级链传动系统中链轮的工作状态，判别链轮是否存在故障包括链轮的圆度测量、轮齿的磨损实时监测并能够精确到具体轮齿的工作状态。利用采集到的谷物联合收割机多级链传动系统内链轮的位移信号的规律以及与转轴振动信号的相对位移计算的方法进行对比分析，可以准确绘制出链轮的齿顶圆和齿根圆直径轮廓、相应圆度的计算以及定位到相应轮齿的工作状态。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种链轮磨损在线监测系统，包括传感器组件、分析处理模块和状态监测装置；
所述传感器组件包括激光位移传感器和电涡流位移传感器；所述激光位移传感器用于测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移；所述电涡流位移传感器用于测量链轮安装轴的振幅；
所述传感器组件通过信号采集单元输入分析处理模块；所述分析处理模块包括圆度计算模块和齿面磨损分析模块；所述圆度计算模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损；所述齿面磨损分析模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移，判断链轮轮齿是否磨损；所述状态监测装置用于反馈所述分析处理模块分析结果。
进一步，所述述圆度计算模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损，具体为：
通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，其中，Ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值，ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值；
当Rimax-Rimin≤K，且rimax-rimin≤K时，则第i个链轮的轮廓满足误差范围；否则，第i个链轮的轮廓磨损；
其中：K为不同直径的链轮在正常状态下的圆度值；Rimax为Ri,j中的最大值；Rimix为Ri,j中的最小值；rimax为ri,j中的最大值；rimix为ri,j中的最小值。
进一步，所述述圆度计算模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损，具体为：
通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，其中，Ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径测量值，ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径测量值；
当
Figure GDA0003089487980000021
且
Figure GDA0003089487980000022
时，则第i个链轮的轮廓满足误差范围；否则，第i个链轮的轮廓磨损；
其中：R为链轮齿顶圆半径的标准值；r为链轮齿根圆半径的标准值；K为不同直径的链轮在正常状态下的圆度值；Ni为第i个链轮上轮齿的数量。
进一步，通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，具体为：
第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值Ri,j用下面表达式计算：
R*＝D-F2+F3
第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值ri,j用下面表达式计算；
r*＝D-F1+F3
其中：
D为轴心与所述激光位移传感器之间的距离；
F1为所述激光位移传感器在一个轮齿内所测得的位移最大值；
F2为所述激光位移传感器在一个轮齿内所测得的位移最小值；
F3为所述电涡流位移传感器测得的链轮安装轴的振幅。
进一步，通过键相信号使激光位移传感器与电涡流位移传感器的信号同步，具体为：所述激光位移传感器扫过每个轮齿所需时间为T/Ni，T为链轮旋转一圈需要时间，Ni为第i个链轮上轮齿的数量；根据激光位移传感器的采样频率可计算处扫过每一个轮齿所需的时间和在T时间的采样点数，所述激光位移传感器在一个轮齿内所测得的位移最大值为F1，所述激光位移传感器在一个轮齿内所测得的位移最小值为F2；通过计数器获得F1和F2分别对应点的计数值，通过获得的计数值对电涡流位移传感器的信号进行数值提取，可得到相应位置链轮安装轴的振幅F3。
进一步，所述齿面磨损分析模块根据链轮转动过程中轮齿各部位的移动，判断链轮轮齿是否磨损，具体为：
所述激光位移传感器测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移Mi,j,n，其中i表示链轮的标号；j表示第i个链轮的第j个轮齿；n表示激光位移传感器采集的第j个轮齿中的第n个位移信号点；
计算相邻轮齿的差值：|Mi,j,n-Mi,j-1,n|，统计相邻轮齿的差值大于许用值Mi的个数N′，当N′大于采样频率，则第i个链轮的第j个轮齿的齿面磨损；其中许用值Mi＝(R-r)×d×100％；R为链轮齿顶圆半径的标准值；r为链轮齿根圆半径的标准值；d为对应种类链轮的最大磨损百分比。
进一步，所述状态监测装置包括存储器、显示器和报警系统；所述显示器用于显示各对应标号链轮的内外径形状的模拟信号、各个轮齿的位移变化信号、转轴振动位移的时域信号；
当所述圆度计算模块判断链轮轮廓磨损，所述报警系统发出报警信号；当所述齿面磨损分析模块判断链轮轮齿磨损，所述报警系统发出报警信号；
所述存储器用于储存所述传感器组件的测量数据。
一种谷物联合收割机链传动系统，其特征在于，包括所述的链轮磨损在线监测系统。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的链轮磨损在线监测系统，利用若干激光位移传感器和电涡流位移传感器采集的实时信号，通过信号调理电路将信号进行放大，并通过两种圆度计算公式，通过相对测量的方法实现对工作过程中的链轮的齿顶圆和齿根圆的形状进行在线测量，通过对所得的数据分析齿顶圆和齿根圆的圆度计算可以准确定位圆度存在问题即工作过程中内外径出现磨损的链轮的位置。
2.本发明所述的链轮磨损在线监测系统，可利用若干激光位移传感器和电涡流位移传感器的组合对谷物联合收割机上所有链轮进行状态监测及故障诊断分析，诊断误差小、精度高、速度快，可以有效节省传动系统检查、维修、更换的时间，有效提高谷物联合收割机多级链传动系统的故障诊断效率。
3.本发明所述的链轮磨损在线监测系统，能够通过对各个链轮上的轮齿的状态进行在线监测，检测时可精确到具体链轮上的某一个轮齿，并且根据信号可以一定程度上监测轮齿中部的磨损情况，根据提取到的信号进行快速计算，从而精确到故障链轮的相应的发生故障的轮齿。
4.本发明所述的链轮磨损在线监测系统，可以通过对许用值的设置，实现度不同标准下的磨损情况的监测，并且可以根据相应的计算结果进行相对磨损量的计算。同时可以通过添加并排激光位移传感器的方法提高监测精度，同时通过增加并排激光位移传感器实现对双排链或是多排链的状态监测。
5.本发明所述的链轮磨损在线监测系统，结构简单、安装方便、可靠性高，经过分析模块处理得到的信号能够更加真实地反映链轮的实际状态和运动特征，可广泛适用于市场上现有谷物联合收割机多级链传动系统的状态监测，通用性好。
附图说明
图1为本发明所述的链轮磨损在线监测系统的控制原理图。
图2为本发明所述的振动信号时域信号。
图3为本发明所述的振动信号频域信号。
图4为本发明所述的链轮磨损在线监测系统的控制逻辑原理图。
图中：
1-光电传感器；2-激光位移传感器；3-电涡流位移传感器；4-信号采集单元；401-信号调理电路；402-数据采集卡；403-A/D转换模块；404-计数器；5-分析处理模块；501-圆度计算模块；502-齿面磨损分析模块；6-状态监测装置；601-报警系统；602-显示器；603-存储器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的链轮磨损在线监测系统，包括光电传感器1、激光位移传感器2、电涡流位移传感器3、信号采集单元4、分析处理模块5、状态监测装置6；
所述若干光电传感器1、激光位移传感器2、电涡流位移传感器3与信号采集单元4连接，信号采集单元4与分析处理模块5连接，分析处理模块5与状态监测装置6连接；若干光电传感器1用于提取链轮转速信号以及作为数据处理分析的键相信号，若干激光位移传感器2用于采集链轮转动过程中轮齿各部位的移动信号，若干电涡流位移传感器3用于采集工作过程中转轴的振动信号，信号采集单元4用于采集各个传感器的振动位移信号以光电信号并对采集到的振动位移信号、转速信号进行信号调理，进行A/D转换从而输入到分析处理模块5中进行数据处理分析，分析处理模块5通过圆度计算模块501、齿面磨损分析模块502对各链轮轮齿的振动位移信号、转轴的振动位移信号和转速信号进行计算分析并将处理结果传递给存储器601和显示器602，驾驶员通过显示器602可实时监测到谷物联合收割机上各链轮的内外径形状的模拟信号、各个轮齿的位移变化信号、转轴振动位移的时域信号即轴心轨迹和链轮的转速信号；
所述信号采集单元4包括信号调理电路401和数据采集卡402，信号调理电路401将位移信号调制成适用于故障分析的信号并将调制后的位移时域信号传递至数据采集卡402。所述信号调理电路401可实现抗混频滤波器和信号放大的功能，数据采集卡402包括A/D转换模块403和计数器404。所述信号调理电路401使用时将信号放大倍数为10倍，用于分析相对位移的变化情况以及链内外径圆度的计算，提高计算精度。所述计数器404每次计数数值量大小N与链轮转频f1、激光位移传感器的信号发射频率f2以及链轮上轮齿的数目有关，具体计算公式为
Figure GDA0003089487980000051
其中N为计数器每次计数数值大小的峰值，当达到这个数字后自动置零，将该段信号输送至齿面磨损分析模块502进行后续分析；Ni为第i个链轮上的轮齿数。
所述圆度计算模块501根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损；所述齿面磨损分析模块502根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移，判断链轮轮齿是否磨损。
所述述圆度计算模块501根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损，具体为：
如图4所示，通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，其中，Ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值，ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值；
当Rimax-Rimin≤K，且rimax-rimin≤K时，则第i个链轮的轮廓满足误差范围；否则，第i个链轮的轮廓磨损；
其中：K为不同直径的链轮在正常状态下的圆度值，可通过查阅相关手册获得；Rimax为Ri,j中的最大值；Rimix为Ri,j中的最小值；rimax为ri,j中的最大值；rimix为ri,j中的最小值。
由于链轮上存在多个轮齿，导致实际测量过程中存在多个齿顶圆半径和齿根圆半径。因此还可以用下面方法判断链轮轮廓是否磨损，具体为：
通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，其中，Ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径测量值，ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径测量值；
当
Figure GDA0003089487980000061
且
Figure GDA0003089487980000062
时，则第i个链轮的轮廓满足误差范围；否则，第i个链轮的轮廓磨损；
其中：R为链轮齿顶圆半径的标准值；r为链轮齿根圆半径的标准值；K为不同直径的链轮在正常状态下的圆度值；Ni为第i个链轮上轮齿的数量。
通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，具体为：
第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值Ri,j用下面表达式计算：
R*＝D-F2+F3
第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值ri,j用下面表达式计算；
r*＝D-F1+F3
其中：
D为轴心与所述激光位移传感器2之间的距离；
F1为所述激光位移传感器2在一个轮齿内所测得的位移最大值；
F2为所述激光位移传感器2在一个轮齿内所测得的位移最小值；
F3为所述电涡流位移传感器3测得的链轮安装轴的振幅。
通过键相信号使激光位移传感器2与电涡流位移传感器3的信号同步，具体为：所述激光位移传感器2扫过每个轮齿所需时间为T/Ni，T为链轮旋转一圈需要时间，Ni为第i个链轮上轮齿的数量；根据激光位移传感器2的采样频率可计算处扫过每一个轮齿所需的时间和在T时间的采样点数，所述激光位移传感器2在一个轮齿内所测得的位移最大值为F1，所述激光位移传感器2在一个轮齿内所测得的位移最小值为F2；通过计数器获得F1和F2分别对应点的计数值，通过获得的计数值对电涡流位移传感器3的信号进行数值提取，可得到相应位置链轮安装轴的振幅F3。
如图2和图3所示，所述显示器602可实时监测到谷物联合收割机上各链轮的内外径形状的模拟信号、转轴振动位移的时域信号即轴心轨迹；图2为两个相互垂直的电涡流位移传感器3采集到的位移信号经齿面磨损分析模块502处理后所得到的轴心轨迹的运动示意图，图3根据不同轮齿位置计算所得的齿顶圆半径R*和齿根圆半径r*经圆度计算模块501进行拟合所得的链轮齿顶圆和齿根圆的轮廓示意图，图3左为符合链轮圆度标准的链轮齿顶圆和齿根圆的轮廓示意图，图3右为不符合链轮圆度标准的链轮齿顶圆和齿根圆的轮廓示意图。
如图4所示，所述齿面磨损分析模块502根据链轮转动过程中轮齿各部位的移动，判断链轮轮齿是否磨损，具体为：
所述激光位移传感器2测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移Mi,j,n，其中i表示链轮的标号；j表示第i个链轮的第j个轮齿；n表示激光位移传感器采集的第j个轮齿中的第n个位移信号点；
计算相邻轮齿的差值：|Mi,j,n-Mi,j-1,n|，统计相邻轮齿的差值大于许用值Mi的个数N′，当N′大于采样频率，则第i个链轮的第j个轮齿的齿面磨损；其中许用值Mi＝(R-r)×d×100％；R为链轮齿顶圆半径的标准值；r为链轮齿根圆半径的标准值；d为对应种类链轮的最大磨损百分比。显示器602显示对应第i个链轮的某一个轮齿不满足工作要求，可能发生较大磨损、点蚀等情况并将报警信号传输给报警系统报警。
上面关于判断链轮轮齿是否磨损的方法虽然可行，但是会造成误判，产生误判的原因在于可能由于链轮轮齿加工造成的误差，导致误判。可以通过下面的手段解决上面问题：
采集连续的L+1个数据信号点数值：如Mi,j,n，Mi,j,n+1…Mi,j,n+L；
计算相邻轮齿的差值：如|Mi,j,n-Mi,j-1,n|、|Mi,j,n+1-Mi,j-1,n+1|…、|Mi,j,n+L-Mi,j-1,n+L|
当出现连续L个差值大于许用值Mi，则认为链轮轮齿磨损。为了避免出现误报的情况，L值的大小原则上不低于数据采集卡采样频率的1/100。
一种谷物联合收割机链传动系统，包括所述的链轮磨损在线监测系统。所述若干激光位移传感器1对准每个链轮的轮齿侧面且穿过链轮圆心，并且安装在传动链内侧，保证工作时不会发生碰撞，若干光电传感器2安装在激光位移传感器1旁边，电涡流位移传感器3安装在谷物联合收割机的各个轴承座上并进行标号；信号采集单元4、分析处理模块5和状态监测装置6均安装在驾驶室内。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种链轮磨损在线监测系统，其特征在于，包括传感器组件、分析处理模块(5)和状态监测装置(6)；
所述传感器组件包括激光位移传感器(2)和电涡流位移传感器(3)；所述激光位移传感器(2)用于测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移；所述电涡流位移传感器(3)用于测量链轮安装轴的振幅；
所述传感器组件通过信号采集单元(4)输入分析处理模块(5)；所述分析处理模块(5)包括圆度计算模块(501)和齿面磨损分析模块(502)；所述圆度计算模块(501)根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损；所述齿面磨损分析模块(502)根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移，判断链轮轮齿是否磨损；所述状态监测装置(6)用于反馈所述分析处理模块(5)分析结果。
2.根据权利要求1所述的链轮磨损在线监测系统，其特征在于，所述圆度计算模块(501)根据链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅，判断链轮轮廓是否磨损，具体为：
通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，其中，Ri,j为第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值，ri，j为第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值；
当Rimax-Rimin≤K，且rimax-rimin≤K时，则第i个链轮的轮廓满足误差范围；否则，第i个链轮的轮廓磨损；
其中：K为不同直径的链轮在正常状态下的圆度值；Rimax为Ri,j中的最大值；Rimix为Ri,j中的最小值；rimax为ri,j中的最大值；rimix为ri,j中的最小值。
3.根据权利要求2所述的链轮磨损在线监测系统，其特征在于，通过链轮转动过程中轮齿各部位的位移和链轮安装轴的振幅分别计算Ri,j和ri,j，具体为：
第i个链轮中第j个轮齿的齿顶圆半径计算值Ri,j用下面表达式计算：
R*＝D-F2+F3
第i个链轮中第j个轮齿的齿根圆半径计算值ri,j用下面表达式计算；
r*＝D-F1+F3
其中：
D为轴心与所述激光位移传感器(2)之间的距离；
F1为所述激光位移传感器(2)在一个轮齿内所测得的位移最大值；
F2为所述激光位移传感器(2)在一个轮齿内所测得的位移最小值；
F3为所述电涡流位移传感器(3)测得的链轮安装轴的振幅。
4.根据权利要求3所述的链轮磨损在线监测系统，其特征在于，通过键相信号使激光位移传感器(2)与电涡流位移传感器(3)的信号同步，具体为：所述激光位移传感器(2)扫过每个轮齿所需时间为T/Ni，T为链轮旋转一圈需要时间，Ni为第i个链轮上轮齿的数量；根据激光位移传感器(2)的采样频率可计算处扫过每一个轮齿所需的时间和在T时间的采样点数，所述激光位移传感器(2)在一个轮齿内所测得的位移最大值为F1，所述激光位移传感器(2)在一个轮齿内所测得的位移最小值为F2；通过计数器获得F1和F2分别对应点的计数值，通过获得的计数值对电涡流位移传感器(3)的信号进行数值提取，可得到相应位置链轮安装轴的振幅F3。
5.根据权利要求3所述的链轮磨损在线监测系统，其特征在于，所述齿面磨损分析模块(502)根据链轮转动过程中轮齿各部位的移动，判断链轮轮齿是否磨损，具体为：
所述激光位移传感器(2)测量链轮转动过程中轮齿各部位的位移Mi,j,n，其中i表示链轮的标号；j表示第i个链轮的第j个轮齿；n表示激光位移传感器采集的第j个轮齿中的第n个位移信号点；
计算相邻轮齿的差值：|Mi,j,n-Mi,j-1,n|，统计相邻轮齿的差值大于许用值Mi的个数N′，当N′大于采样频率，则第i个链轮的第j个轮齿的齿面磨损；其中许用值Mi＝(R-r)×d×100％；R为链轮齿顶圆半径的标准值；r为链轮齿根圆半径的标准值；d为对应种类链轮的最大磨损百分比。
6.根据权利要求3所述的链轮磨损在线监测系统，其特征在于，所述状态监测装置(6)包括存储器(601)、显示器(602)和报警系统(603)；所述显示器(602)用于显示各对应标号链轮的内外径形状的模拟信号、各个轮齿的位移变化信号、转轴振动位移的时域信号；
当所述圆度计算模块(501)判断链轮轮廓磨损，所述报警系统(603)发出报警信号；当所述齿面磨损分析模块(502)判断链轮轮齿磨损，所述报警系统(603)发出报警信号；
所述存储器(601)用于储存所述传感器组件的测量数据。
7.一种谷物联合收割机链传动系统，其特征在于，包括权利要求1所述的链轮磨损在线监测系统。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114674551B (zh) * 2022-03-08 2023-10-13 广州机械科学研究院有限公司 一种齿轮的磨损能量的监测方法、装置、系统及电子设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005059895A1 (de) * 2005-12-15 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Zugmitteltrieb und Verfahren zur Erfassung des Verschleißes eines endlosen Zugmittels eines solchen Zugmitteltriebs
CN101266197A (zh) * 2007-03-12 2008-09-17 斯奈克玛 一种检测发动机轴承损坏的方法
JP2008213966A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 異常診断機能付きホイストクレーン装置
CN102537285A (zh) * 2012-01-04 2012-07-04 吉林市航盛宏宇电子有限公司 汽车用变速箱磨损监测传感器
CN103430004A (zh) * 2011-03-11 2013-12-04 赫克斯冈技术中心 发电站中的齿轮箱的磨损监控
CN103884503A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 南京工业大学 渐开线齿轮磨损寿命综合实验台
EP2767816A1 (en) * 2013-02-18 2014-08-20 IVECO S.p.A. System for monitoring the wear of the syncronizers of a manual gear box
CN105651512A (zh) * 2016-04-21 2016-06-08 重庆理工大学 一种汽车驱动桥主减齿轮包块检测方法
CN105865352A (zh) * 2016-05-17 2016-08-17 中国矿业大学 一种刮板输送机链轮轮齿磨损监测装置和方法
DE102017206760A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Beschädigung, Verschleiß und/oder Unwucht in einem Getriebe, insbesondere einem Umlaufrädergetriebe
CN109932178A (zh) * 2019-02-01 2019-06-25 江苏大学 一种多级链传动机构故障诊断系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10247293B2 (en) * 2016-02-23 2019-04-02 Andritz Inc. Method and system for evaluating and predicting sprocket tooth wear
CN109141886A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 武汉理工大学 一种转轴和轴承的振动与磨损状态联合监测实验平台

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005059895A1 (de) * 2005-12-15 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Zugmitteltrieb und Verfahren zur Erfassung des Verschleißes eines endlosen Zugmittels eines solchen Zugmitteltriebs
JP2008213966A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 異常診断機能付きホイストクレーン装置
CN101266197A (zh) * 2007-03-12 2008-09-17 斯奈克玛 一种检测发动机轴承损坏的方法
CN103430004A (zh) * 2011-03-11 2013-12-04 赫克斯冈技术中心 发电站中的齿轮箱的磨损监控
CN102537285A (zh) * 2012-01-04 2012-07-04 吉林市航盛宏宇电子有限公司 汽车用变速箱磨损监测传感器
EP2767816A1 (en) * 2013-02-18 2014-08-20 IVECO S.p.A. System for monitoring the wear of the syncronizers of a manual gear box
CN103884503A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 南京工业大学 渐开线齿轮磨损寿命综合实验台
CN105651512A (zh) * 2016-04-21 2016-06-08 重庆理工大学 一种汽车驱动桥主减齿轮包块检测方法
CN105865352A (zh) * 2016-05-17 2016-08-17 中国矿业大学 一种刮板输送机链轮轮齿磨损监测装置和方法
DE102017206760A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Beschädigung, Verschleiß und/oder Unwucht in einem Getriebe, insbesondere einem Umlaufrädergetriebe
CN109932178A (zh) * 2019-02-01 2019-06-25 江苏大学 一种多级链传动机构故障诊断系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于传动误差检测法的早期齿轮磨损故障诊断;王彦刚，崔彦平，李慧勇，郑海起;《振动与冲击》;20120726;第31卷(第13期);全文 *

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