[发明专利]一种用于齿轮箱故障诊断研究的齿轮副啮合频率生成方法

说明书

技术领域

本发明属于齿轮箱故障诊断研究技术领域，特别涉及一种用于齿轮箱故障诊断研究的齿轮副啮合频率生成方法。

背景技术

齿轮箱作为转动系统中必不可少的动力传动设备，由于其承载能力强、传动效率高等优点，被广泛应用于风力发电、航空、船舶、冶金、石化、矿山、起重运输等行业的机械传动系统中，在国防、工业大型设备中有着不可替代的作用。随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，人们对齿轮箱的要求越来越高，齿轮箱设备的内部轮系结构越来越复杂，多档行星变速器成为目前科研人员们的重点研究对象。同时由于齿轮箱本身结构复杂，工作环境恶劣等原因，齿轮及齿轮箱很容易受到损害和出现故障，导致齿轮箱失效。而由于齿轮箱的意外故障，会带来一定程度上的人员伤亡及社会财产损失。所以研究齿轮箱故障诊断技术，及时准确的发现齿轮箱故障，是保证齿轮箱以及整个系统安全运行的重要手段，可减少不必要的经济损失，从而创造更大的经济效益和社会效益，具有重大的意义。

目前齿轮箱故障诊断研究主要包括两部分内容。其一是对齿轮箱中各种故障的产生机理进行研究，通过分析齿轮箱的结构和常见故障形式，寻求齿轮箱故障检测和诊断的有关理论和方法，得到相关的诊断依据。其二是对实测数据的信号处理方法进行研究，寻求快速、有效的信号处理方法对采集信号进行分析，提取有用特征参数。目前常用的诊断方法是通过在齿轮箱上不同位置安装振动传感器，采集齿轮箱各部分振动信号。再通过分析齿轮箱的振动特性，与相关诊断依据作对比，及时发现和预测齿轮箱的故障，以保证齿轮箱正常工作。而齿轮箱中各齿轮副的啮合频率是一种常用的齿轮箱故障诊断依据。

齿轮箱中各齿轮副啮合频率之间有着特定的关系，由齿轮箱轮系结构所决定，通过计算可获得各个齿轮副的啮合频率。但随着齿轮箱内部结构越来越复杂，越来越多的复杂轮系结构的齿轮箱，如多档行星轮系结构齿轮箱被用于各个领域，使得啮合频率的计算变得越来越复杂，且计算量大，计算出错率高，甚至需要通过计算机编程来解决高阶方程组的问题。同时以多档行星轮系结构齿轮箱为例，其档位的改变，都意味着齿轮箱的轮系结构发生变化，也意味着需要重新分析计算齿轮副啮合频率，同时齿轮箱在不同的输入转速下，齿轮副啮合频率也许要重新计算，这就导致齿轮箱故障诊断的准备时间大大增加，效率低。

为了能够很好的解决上述问题，因此需要一种齿轮箱轮系中各齿轮的啮合频率自动生成方法，并可应用于任意复杂的平面轮系，以提高齿轮箱故障诊断的准备时间及故障诊断效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于齿轮箱故障诊断研究的齿轮副啮合频率生成方法，从而为快速、准确获得齿轮箱中各齿轮副的啮合频率提供了条件。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

步骤(1).确认齿轮箱中齿轮副的类型、个数，以及各齿轮副之间的连接关系；

1-1.齿轮副的类型包括A类型和B类型

A类型齿轮副由两个太阳轮组成，且两个太阳轮都是A类型齿轮副的连接端，分别为第一连接端，第二连接端；A类型齿轮副中两个太阳轮相互啮合且可分别围绕自身轴心转动；

B类型齿轮副由一个太阳轮、一个行星轮、一个行星架组成，且太阳轮、行星架、行星轮分别作为B类型齿轮副的连接端，太阳轮作为第一连接端，行星架作为第二连接端，行星轮作为第三连接端；B类型齿轮副中太阳轮与星行轮相互啮合，行星架穿过行星轮轴心，太阳轮、行星轮可围绕自身轴心转动，同时行星轮、行星架可围绕太阳轮轴心转动；

经确认齿轮箱中有A类型齿轮副共                                               个，B类型齿轮副共个。

1-2.确认齿轮副的连接关系；

所述的齿轮副的连接关系指某一个任意类型的齿轮副中作为连接端的转动元件与另一个任意类型的齿轮副中作为连接端的转动元件的刚性连接。

即第个A类齿轮副的第个连接端与第个B类齿轮副的第个连接端相连，组成第个连接关系。

其中，，，，。

步骤(2).根据齿轮副的类型、个数、齿轮副之间的连接关系以及初始条件，生成全部齿轮副中所有转动元件的转动频率有关的方程组的增广矩阵。

2-1.齿轮副中各转动元件的转动频率之间存在如下的关系。

A类型齿轮副，其各转动元件的转动频率之间存在如下关系

其中、为A类型齿轮副中对应太阳轮齿数，、为A类型齿轮副中对应太阳轮转动频率，表示齿轮副的啮合状态，外啮合时，内啮合时。