CN112304606A - 一种高效噪声和振动收集检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效噪声和振动收集检测方法，涉及变速箱技术领域；包括试验台装置和测试系统，所述试验台装置选用电封闭试验台，其机械结构包括依次连接的电动机、联轴器一、转速、转矩传感器一、联轴器二、变速器、联轴器三、转速、转矩传感器二、联轴器四和加载电机，所述测试系统包括YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器、振动传感器、传声器、DAS接口箱和PC机，具体步骤如下：机械部件安装，传感器的安装，测试系统的连接，信号收集，调节载荷。本发明结构较为简单，适用于工厂制造时的诊断，且可以在实际使用时，根据特征点数据快速判断变速器的正常和异常情况，高效便捷，有利于推广。
Description
技术领域
本发明涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种高效噪声和振动收集检测方法。
背景技术
变速器故障诊断属于旋转机械(齿轮箱)故障诊断范围，旋转机械故障诊断技术正在日益发展，涉及了动态信号处理、计算机、人工智能等众多知识领域，国内外专家、学者所从事的研究主要集中在旋转机械振动监测系统开发、振动信号处理与分析、人工智能的应用等方面，其中美国、英国、日本等处于此项技术的领先地位。
经检索，中国专利公开号为CN101799361B的专利，公开了一种车辆变速箱故障诊断方法及其检测系统，包括磁电传感器、温度传感器、压力传感器、测压油管、测压阀板、信号调理箱、模数转化模块、数据采集模块和故障诊断模块的检测系统；启动被测车辆，使变速箱空档运行，同时启动检测系统；由数据采集模块将各传感器采集的被测点数据送入故障诊断模块内，进行故障诊断；完成空档检测后，则更换变速箱档位，重复过程，直至完成所有档位状态下的信号采集和故障诊断；完成所有档位状态下的信号采集和故障诊断后，输出结果。
上述专利存在以下不足，其利用多种传感器来实现对变速箱的故障诊断，其一，其结构较为复杂，使用起来比较麻烦，其二，其需要配合车辆，启动车辆才能进行工况下的诊断，对于工厂制造时的验收较为麻烦。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高效噪声和振动收集检测方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高效噪声和振动收集检测方法，包括试验台装置和测试系统，所述试验台装置选用电封闭试验台，其机械结构包括依次连接的电动机、联轴器一、转速、转矩传感器一、联轴器二、变速器、联轴器三、转速、转矩传感器二、联轴器四和加载电机，所述测试系统包括YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器、振动传感器、传声器、DAS接口箱和PC机，具体步骤如下：
S1：机械部件安装，将电动机、联轴器一、转速、转矩传感器一、联轴器二、变速器、联轴器三、转速、转矩传感器二、联轴器四和加载电机按照设计顺序依次安装在试验台上；
S2：传感器的安装，将振动传感器与传声器按照设计位置进行安装；
S3：测试系统的连接，将振动传感器分别与YE5852电荷放大器和YE5952电荷放大器连接，然后将YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器和传声器均通过DAS接口箱连接PC机；
S4：信号收集，启动电动机，并逐步调节励磁电压改变转速，使电动机的转速逐渐增加到1470r/min，PC机收集振动和噪声数据；
S5：调节载荷，通过调节加载电机的励磁电压改变载荷，完成给变速器加载，PC机收集振动和噪声数据；
S6：选用10台同型号的变速器重复S1-S5过程；
S7：数据输出，过程结束后，输出S4与S5过程中收集的振动和噪声数据即可。
优选地：所述电动机选用额定功率为22KW，转速为1470r/min。
优选地：所述S2中，振动传感器安装于变速器上。
优选地：所述S2中，传声器安装于距离变速器三十厘米到四十厘米的位置。
优选地：所述振动传感器采用B&K4374压电式加速度计，其频响范围为：1-5KHz，震动加速度的最大测量值为1*1000g。
优选地：所述传声器采用ND2型便携式精密声级计。
优选地：所述S4与S5中，PC机收集到振动与噪声数据后，分别进行FFT变换、声信号A计权分析、声信号1/3倍频程分析、功率谱分析、声信号自相关分析、振动信号自相关分析、声信号与振动信号的互相关分析。
优选地：所述S4与S5中，PC机收集的振动信号有以下指标：RMS、频谱上前50个峰值之和、功率谱上3个频率段各段之和。
优选地：所述S4与S5中，PC机收集的振动信号指标中的功率谱的三个频率段分别为：200-1000Hz、1000-2500Hz和2500-4000Hz。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过利用电动机驱动变速器，然后在利用加载电机对其施加载荷，模拟实际工况，然后通过转速、转矩对应的振动和噪声的收集分析对变速器进行诊断，结构较为简单，适用于工厂制造时的诊断，并且利用40台变速器对测试系统进行训练，并且根据工厂变速器噪声的合格率和不合格率，建立分类器，以前50个峰值之和作为特征点，可以在实际使用时，根据特征点数据快速判断变速器的正常和异常情况，高效便捷，有利于推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种高效噪声和振动收集检测方法中的试验台装置结构示意图；
图2为本发明提出的一种高效噪声和振动收集检测方法中的流程结构示意图。
图中：1-电动机、2-联轴器一、3-转速、转矩传感器一、4-联轴器二、5-变速器、6-联轴器三、7-转速、转矩传感器二、8-联轴器四、9-加载电机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种高效噪声和振动收集检测方法，包括试验台装置和测试系统，所述试验台装置选用电封闭试验台，其机械结构包括依次连接的电动机1、联轴器一2、转速、转矩传感器一3、联轴器二4、变速器5、联轴器三6、转速、转矩传感器二7、联轴器四8和加载电机9，所述测试系统包括YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器、振动传感器、传声器、DAS接口箱和PC机，具体步骤如下：
S1：机械部件安装，将电动机1、联轴器一2、转速、转矩传感器一3、联轴器二4、变速器5、联轴器三6、转速、转矩传感器二7、联轴器四8和加载电机9按照设计顺序依次安装在试验台上；
S2：传感器的安装，将振动传感器与传声器按照设计位置进行安装；
S3：测试系统的连接，将振动传感器分别与YE5852电荷放大器和YE5952电荷放大器连接，然后将YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器和传声器均通过DAS接口箱连接PC机；
S4：信号收集，启动电动机1，并逐步调节励磁电压改变转速，使电动机1的转速逐渐增加到1470r/min，PC机收集振动和噪声数据；
S5：调节载荷，通过调节加载电机9的励磁电压改变载荷，完成给变速器5加载，PC机收集振动和噪声数据；
S6：选用10台同型号的变速器5重复S1-S5过程；
S7：数据输出，过程结束后，输出S4与S5过程中收集的振动和噪声数据即可。
所述电动机1选用额定功率为22KW，转速为1470r/min。
所述S2中，振动传感器安装于变速器5上，所述传声器安装于距离变速器5三十厘米到四十厘米的位置。
所述振动传感器采用B&K4374压电式加速度计，其频响范围为：1-5KHz，震动加速度的最大测量值为1*1000g。
所述传声器采用ND2型便携式精密声级计。
所述S4与S5中，PC机收集到振动与噪声数据后，分别进行FFT变换、声信号A计权分析、声信号1/3倍频程分析、功率谱分析、声信号自相关分析、振动信号自相关分析、声信号与振动信号的互相关分析。
所述S4与S5中，PC机收集的振动信号有以下指标：RMS、频谱上前50个峰值之和、功率谱上3个频率段各段之和；所述S4与S5中，PC机收集的振动信号指标中的功率谱的三个频率段分别为：200-1000Hz、1000-2500Hz和2500-4000Hz；其中，RMS表征了05振动幅度，振动信号频谱的前50个峰值之和代表了05在振动频域上的大小，而其余峰值之和很小，可以忽略不计，200-1000Hz1000-2500Hz、2500-4000Hz是三个主要频率段。
表1：10台电机振动指标
根据上表可知，RMS与50个峰值之和比较一致，能较好地说明变速器5的振动、噪声情况，且3个主要频率段的特征反映了各个变速器5的振动能量分布情况，对于异常变速器5的故障辨识是一个很好的特征指标。
实施例2：
本实施例是建立在实施例1的基础上，另外选用40台变速器5，其中20台为正常状态，20台为异常状态，先利用实施例1中的S1-S6步骤，将异常状态中的20台变速器5和正常状态的20台变速器5，利用统计特征方法，对测试系统进行训练，设根据统计特征方法，对检测系统进行训练。设ω表示变速器5状态，ω1表示正常，ω2表示异常，输入40个己知正常和异常的变速器5，分别计算出这40个变速器5振动信号频域上前50个峰值之和，从而可以得到正常电机和异常变速器5对于特征x(前50个峰值之和)的概率分布:p(x丨ω1)、p(x丨ω2)。同时，根据工厂变速器5噪声的合格率、不合格率，可以知道变速器5的总体概率分布:p(ω1)、p(ω1)。根据最小错误率贝叶斯决策规则，设计如下的分类器:
也就是说当p(ω1丨x)＞p(ω2丨x)时，认为变速器5正常，否则认为变速器5异常。
本实施例中，利用40台变速器5对测试系统进行训练，并且根据工厂变速器5噪声的合格率和不合格率，建立分类器，以前50个峰值之和作为特征点，可以在实际使用时，根据特征点数据快速判断变速器5的正常和异常情况，高效便捷，有利于推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，包括试验台装置和测试系统，所述试验台装置选用电封闭试验台，其机械结构包括依次连接的电动机(1)、联轴器一(2)、转速、转矩传感器一(3)、联轴器二(4)、变速器(5)、联轴器三(6)、转速、转矩传感器二(7)、联轴器四(8)和加载电机(9)，所述测试系统包括YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器、振动传感器、传声器、DAS接口箱和PC机，具体步骤如下：
S1：机械部件安装，将电动机(1)、联轴器一(2)、转速、转矩传感器一(3)、联轴器二(4)、变速器(5)、联轴器三(6)、转速、转矩传感器二(7)、联轴器四(8)和加载电机(9)按照设计顺序依次安装在试验台上；
S2：传感器的安装，将振动传感器与传声器按照设计位置进行安装；
S3：测试系统的连接，将振动传感器分别与YE5852电荷放大器和YE5952电荷放大器连接，然后将YE5852电荷放大器、YE5952电荷放大器和传声器均通过DAS接口箱连接PC机；
S4：信号收集，启动电动机(1)，并逐步调节励磁电压改变转速，使电动机(1)的转速逐渐增加到1470r/min，PC机收集振动和噪声数据；
S5：调节载荷，通过调节加载电机(9)的励磁电压改变载荷，完成给变速器(5)加载，PC机收集振动和噪声数据；
S6：选用10台同型号的变速器(5)重复S1-S5过程；
S7：数据输出，过程结束后，输出S4与S5过程中收集的振动和噪声数据即可。
2.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述电动机(1)选用额定功率为22KW，转速为1470r/min。
3.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述S2中，振动传感器安装于变速器(5)上。
4.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述S2中，传声器安装于距离变速器(5)三十厘米到四十厘米的位置。
5.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述振动传感器采用B&K4374压电式加速度计，其频响范围为：1-5KHz，震动加速度的最大测量值为1*1000g。
6.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述传声器采用ND2型便携式精密声级计。
7.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述S4与S5中，PC机收集到振动与噪声数据后，分别进行FFT变换、声信号A计权分析、声信号1/3倍频程分析、功率谱分析、声信号自相关分析、振动信号自相关分析、声信号与振动信号的互相关分析。
8.根据权利要求1所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述S4与S5中，PC机收集的振动信号有以下指标：RMS、频谱上前50个峰值之和、功率谱上3个频率段各段之和。
9.根据权利要求8所述的一种高效噪声和振动收集检测方法，其特征在于，所述S4与S5中，PC机收集的振动信号指标中的功率谱的三个频率段分别为：200-1000Hz、1000-2500Hz和2500-4000Hz。
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