一种判定齿轮箱异响的方法、诊断系统及存储介质与流程

1.本发明属于齿轮箱振动检测技术领域，尤其涉及一种判定齿轮箱异响的方法、诊断系统及存储介质。


背景技术：

2.根据齿轮箱的运行原理，齿轮箱的异响是在齿轮啮合过程中产生的。产生的原因有多种，主要包括：齿轮的加工误差、齿轮齿面存在磕碰伤、划伤或缺陷，这些误差、磕碰伤、划伤或缺陷引起周期性振动脉冲。或者，当杂质或异物进入齿轮箱内部啮合区域，引起非周期性的振动脉冲等。
3.现有技术中，对齿轮箱异响的检测通常是检测人员长期听诊齿轮箱，依靠检测人员的经验判定齿轮箱是否存在异响，主观意识强，且易受到环境因素的干扰。
4.同时，还通过检测设备采集齿轮箱的振动波形图，并提取波峰因子(振动幅值峰值与有效值的比值)与设定值进行对比来判定齿轮箱是否存在异响。该方法采用单一的无量纲的因子误差较大，判定准确率低。


技术实现要素：

5.本发明的第一个目的在于提供一种判定齿轮箱异响的方法，以准确判定齿轮箱是否存在异响，提高判定准确率。
6.为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
7.一种判定齿轮箱异响的方法，包括如下步骤：
8.s1：采集齿轮箱的振动波形图；
9.s2：根据所述振动波形图提取四个因子，分别为峭度因子k、波峰因子cf、脉冲因子pf以及裕度因子mf；
10.s3：确定所述因子的贡献系数a，将四个所述因子分别与所述贡献系数a相乘获得k*a、cf*a、pf*a和mf*a，然后通过计算0.4*k*a+0.4*cf*a+0.1*pf*a+0.1*mf*a得到综合评价值；
11.s4：将所述综合评价值与设定值进行比较；
12.若所述综合评价值大于所述设定值，则所述齿轮箱存在异响。
13.进一步地，在步骤s2与s3之间还包括：对所述振动波形图进行降采样，并保持所述振动波形图的峰值特征。
14.进一步地，在步骤s1中，通过振动加速度传感器检测所述齿轮箱的振动，以获得所述振动波形图。
15.进一步地，在步骤s1中，所述齿轮箱的运行时间大于等于10s。
16.进一步地，在步骤s3中，根据所述齿轮箱的结构和参数确定所述因子的贡献系数。
17.进一步地，步骤s4还包括步骤s41：
18.若所述综合评价值大于所述设定值，则将所述综合评价值通过红色字体或者加粗
显示。
19.本发明的第二个目的在于提供一种判定齿轮箱异响的诊断系统，以准确判定齿轮箱是否存在异响，提高判定准确率。
20.为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
21.一种判定齿轮箱异响的诊断系统，包括：
22.齿轮箱；
23.测试电机，被配置为驱动所述齿轮箱转动；
24.振动加速度传感器，设于所述齿轮箱上，以检测所述齿轮箱的振动；
25.数据采集单元，与所述振动加速度传感器连接，以采集所述齿轮箱的振动波形图；以及
26.判断单元，采用上述的判定齿轮箱异响的方法判断所述齿轮箱是否存在异响。
27.进一步地，所述振动加速度传感器可拆卸地连接于所述齿轮箱的齿圈的表面。
28.进一步地，所述振动加速度传感器与所述齿轮箱磁吸连接。
29.本发明的第三个目的在于提供一种计算机可读存储介质，以准确判定齿轮箱是否存在异响，提高判定准确率。
30.为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
31.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的判定齿轮箱异响的方法。
32.本发明的有益效果为：
33.本发明提出的一种判定齿轮箱异响的方法，采集齿轮箱的振动波形图并根据振动波形图提取峭度因子k、波峰因子cf、脉冲因子pf以及裕度因子mf，将四个因子与贡献系数相乘获得k*a、cf*a、pf*a和mf*a，再通过计算0.4*k*a+0.4*cf*a+0.1*pf*a+0.1*mf*a得到综合评价值。当综合评价值大于设定值时，判定齿轮箱存在异响，否则，判定齿轮箱不存在异响。通过齿轮箱的振动波形图提取的四个因子获得综合评价值，减小了单一因子的误差以及人工诊断的主观误差，提高了综合评价值的准确性，从而提高了诊断准确性。
34.本发明提出的一种判定齿轮箱异响的诊断系统采用上述的判定齿轮箱异响的方法，减小了单一因子的误差以及人工诊断的主观误差，提高了综合评价值的准确性，从而提高了诊断准确性。
35.本发明提出的一种判定存储介质采用上述的判定齿轮箱异响的方法，减小了单一因子的误差以及人工诊断的主观误差，提高了综合评价值的准确性，从而提高了诊断准确性。
附图说明
36.图1是本发明实施例中判定齿轮箱异响的方法的详细流程图；
37.图2是本发明实施例中齿轮箱的振动波形的简示图；
38.图3是本发明实施例中判定齿轮箱异响的系统的结构示意图。
39.图中部件名称和标号如下：
40.10、齿轮箱；20、测试电机；30、振动加速度传感器；40、数据采集单元；50、判断单元；60、线缆。
具体实施方式
41.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
42.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
45.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
46.实施例一
47.目前，齿轮箱的异响是在齿轮啮合过程中产生的，对齿轮箱异响的检测通常是依靠检测人员长期听诊齿轮箱，主观意识强，且易受到环境因素的干扰，准确性较低。同时，还有可以采集齿轮箱的振动波形图，并提取单一的波峰因子与设定值进行对比来判定齿轮箱是否存在异响，同样存在误差大，判定准确率低的问题。
48.为解决上述问题，如图1所示，本实施例提供了一种判定齿轮箱异响的方法，在采集的齿轮箱10的振动波形图中采集多个因子，以获得多因子的综合评价值，减小单一因子获得的综合评价值的误差，提高判定准确性。
49.具体步骤如下：
50.s1：采集齿轮箱10的振动波形图。
51.s2：根据振动波形图提取四个因子，分别为峭度因子k、波峰因子cf、脉冲因子pf以及裕度因子mf。
52.s3：确定因子的贡献系数a，将四个因子分别与贡献系数a相乘获得k*a、cf*a、pf*a和mf*a，然后通过计算0.4*k*a+0.4*cf*a+0.1*pf*a+0.1*mf*a获得综合评价值。
53.s4：将综合评价值与设定值进行比较，若综合评价值大于设定值，则齿轮箱10存在异响。
54.该判定齿轮箱异响的方法根据齿轮箱10的震动波形图提取四个因子，以获得综合评价值，减小了单一因子的误差以及人工诊断的主观误差，提高了综合评价值的准确性，从
而提高了诊断准确性。通过上述判断方法，可以准确的判断出齿轮箱10是否出现异响，进而检测出存在损伤的不合格齿轮箱10，为生产检测提供一种快速高效且准确的方法。
55.图2是齿轮箱10的振动波形图的简示图。图2示出了齿轮箱10的振动波形中的单峰值、峰峰值、有效值和平均值。峰峰值为最大正峰值和最大负峰值的差，即用最大正峰值减去最大负峰值即为峰峰值。有效值反映齿轮箱10的振动的程度，但其值为时间的平均。平均值为绝对值的平均。
56.具体地，峭度因子k为归一化四阶中心矩，波峰因子cf为信号峰峰值与有效值(均方根)的比值。脉冲因子pf为信号峰峰值与整流平均值(绝对值的平均值)的比值。裕度因子mf为信号峰峰值与方根幅值(算数平方根的平均值的平方)的比值。由于上述四个因子的计算过程为本领域技术人员已知的，具体的计算过程及公式，在此不再进行赘述。
57.在步骤s1中，通过振动加速度传感器30检测齿轮箱10的振动，以获得振动波形图。振动加速度传感器30可精确的检测到齿轮箱10的振动，形成齿轮箱10的振动波形图，为后续的异响判断提供准确的依据。
58.需要注意的是，在步骤s1中，齿轮箱10的运行时间大于等于10s。即采集的振动波形图的时长在10s以上，以保证振动波形图的有效性和准确性。具体地，一般齿轮箱10的运行时间在10s～30s之间即可。例如，齿轮箱10的运行时间为10s、15s、20s、25s或30s等。因此，通过10s～30s左右的时间即可判定出齿轮箱10是否存在异响，检测效率时间短、效率高，便于检测过程的重复进行。
59.在步骤s2与s3之间还包括：对振动波形图进行降采样，并保持振动波形图的峰值特征。通过降采样处理，消除了振动波形图中的失真的部分，减少了噪音等对振动波形图的影响，提高了振动波形图的准确性，从而有利于提高判定准确性。
60.在步骤s3中，根据齿轮箱10的结构和参数确定因子的贡献系数。即，综合评价值可以根据齿轮箱10的结构和参数具体设置。不同结构和参数的齿轮箱10具有不同的综合评价值，扩大了判定齿轮箱异响的方法的适用范围，使得判定齿轮箱异响的方法具备通用性。
61.具体地，齿轮箱10的结构和参数包括齿轮个数、模数、齿数及转速。例如，齿轮箱10内的高速级齿轮或低速级的齿轮中的齿数＞20，模数＜4，转速＞100rpm，则贡献系数设置为1。需要说明的是，贡献系数是本领域的技术人员的常规技术手段，其具体的确定过程不再进行赘述。
62.需要说明的是，在检测齿轮箱10异响的过程中，会有显示设备来显示检测到的数据。为了便于检测人员发现齿轮箱10存在异响，在步骤s4还包括步骤s41：若综合评价值大于设定值，则将综合评价值通过红色字体或者加粗显示。
63.具体地，当判定齿轮箱10存在异响时，则在显示设备上通过红色字体显示综合评价值，以提醒检测人员。当然，还可以将综合评价值加粗显示，或者同时配合声光报警设备来提示齿轮箱10存在异响等。另外，红色字体也可以改为其它醒目的颜色，例如黄色等，或者凸出显示，只需起到醒目的提示作用即可。
64.实施例二
65.如图3所示，本实施例还公开了一种判定齿轮箱异响的诊断系统，用于实现实施例一中的判定齿轮箱异响的方法。
66.具体地，判定齿轮箱异响的诊断系统包括齿轮箱10、测试电机20、振动加速度传感
器30、数据采集单元40以及判断单元50。齿轮箱10空载进行检测，测试电机20连接到空载的齿轮箱10上来带动齿轮箱10转动。振动加速度传感器30设于齿轮箱10上，用于检测齿轮箱10的振动。数据采集单元40与振动加速度传感器30连接，用于从振动加速度传感器30处采集齿轮箱10的振动波形图。数据采集单元40可为数据采集器。判断单元50主要起到数据处理和判断的作用，通过软件自动判定。判断单元50的主要工作为：通过齿轮箱10的振动波形图得到四个因子，并根据输入的四个因子的贡献系数计算得到齿轮箱10的综合评价值；将综合评价值与设定值进行比较，判断齿轮箱10是否存在异响。
67.可以理解的是，振动加速度传感器30通过线缆60连接到数据采集单元40上，实现信号和数据的传输。
68.如图3所示，振动加速度传感器30可拆卸的连接在齿轮箱10上，并连接在齿轮箱10的齿圈的表面。齿轮箱10的箱体有些部分是由齿圈构成，齿圈也就是行星减速齿轮结构中的内齿圈，内齿圈啮合在行星轮的外圈，所以内齿圈的外表面也就暴露在齿轮箱10上，构成齿轮箱10箱体的一部分。由于内齿圈与齿轮箱10内部的齿轮啮合，所以将振动加速度传感器30连接在此内齿圈表面可以更精确的检测到齿轮箱10的振动。
69.进一步的，振动加速度传感器30与齿轮箱10磁吸连接，也就是与齿轮箱10的齿圈磁吸连接。齿轮箱10的齿圈为钢材，振动加速度传感器30可以通过磁吸吸附在齿圈上，检测完后，再将振动加速度传感器30从齿圈上取下即可。例如可以在振动加速度传感器30上安装一块磁铁，即可实现磁吸连接了。通过磁吸连接将振动加速度传感器30连接到齿轮箱10上，可实现快速的连接和拆卸，适于工业批量检测。
70.当检测完一个齿轮箱10后，振动加速度传感器30可快速的从该齿轮箱10上取下，并迅速地连接到另一齿轮箱10进行检测，使得判定齿轮箱异响的诊断系统拆装方便，便于灵活改变检测地点。
71.实施例三
72.本实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一中的判定齿轮箱异响的方法，该判定齿轮箱异响的方法包括：
73.s1：采集齿轮箱10的振动波形图。
74.s2：根据振动波形图提取四个因子，分别为峭度因子k、波峰因子cf、脉冲因子pf以及裕度因子mf。
75.s3：确定因子的贡献系数a，将四个因子分别与贡献系数a相乘获得k*a、cf*a、pf*a和mf*a，然后通过计算0.4*k*a+0.4*cf*a+0.1*pf*a+0.1*mf*a得到综合评价值。
76.s4：将综合评价值与设定值进行比较，若综合评价值大于设定值，则齿轮箱10存在异响。具体如实施例一所述，在此不再进行赘述。
77.当然，本实施例所公开的计算机可读存储介质，其计算机可执行指令不限于上述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的判定齿轮箱异响的方法中的相关操作。
78.通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质
中，如计算机的软盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
79.以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。