[发明专利]一种基于频谱分析的多轴系机械传动系统质量评估方法及装置

权利要求书

1.一种基于频谱分析的多轴系机械传动系统质量评估方法，对采集的振动信号进行频域变换，并对变换后的数据进行峭度分析，进而对机械传动系统进行质量评估，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，采集多级机械传动设备各轴系处的振动信号；

步骤2，提取单个轴系的振动信号，并将提取的单个轴系振动信号进行频谱或功率谱变换，将时域信号转换成频域信号；

步骤3，依据啮合频率或转频结合设定的频率容差计算截断信号区间，将步骤2的频域信号进行截断；

步骤4，对步骤3的截断信号进行归一化，并计算归一化后的各个信号区间的峭度值；

步骤5，判断步骤4计算的各个区间峭度值是否超过阈值，如果超过阈值，则认定其对应谱线为有效的边频分量或倍频分量，则将该边频分量或倍频分量加入倍频/边频分量集，则进行步骤6；如果峭度值没有超过阈值，则认定其对应谱线不是有效边频分量或倍频分量，则执行步骤8；

步骤6，将步骤5中提取的倍频/边频分量集中的频率与故障特征频率进行特征对比，判断该边频分量或倍频分量是否是特征分量，如果是则加入特征分量集并执行步骤7，如果不是则执行步骤8；

步骤7，判断特征分量集中各个特征分量的在各个幅度阈值区间的数量，判断该轴系状态是否异常，如果轴系状态异常则进行记录；

步骤8，重复执行步骤1，并在步骤2中提取其他轴系的振动信号，直到全部轴系的振动信号被全部遍历完；

步骤9，汇总全部轴系的故障状态，汇总异常状态的轴系的数量；

步骤10，根据异常状态的轴系的数量对多级机械传动设备进行状态评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤5中判断峭度值是否超过阈值，具体为通过截断信号的峭度值判断是否存在以啮合频率为中心的有效故障边频分量或倍频分量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤6中的对比具体为通过步骤2提取的单个振动信号最大幅值处的频率来确定啮合频率f_max，根据倍频/边频分量集中各个分量的频率与啮合频率的差值△f是否与故障特征频率相近来确定是否属于故障特征频率，若是则将该分量加入特征分量集。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤7具体为设定分级规则，根据不同幅度阈值区间统计特征分量个数，同时由幅度阈值区间和特征分量个数确定异常分级。

5.一种用于执行如权利要求1-4任一项所述的方法的质量评估装置，包括激光振动检测模块、加速度传感器模块和数据分析模块，其特征在于：

激光振动检测模块和加速度传感器模块连接在数据分析模块上，数据分析模块用于执行如权利要求1-4任一项所述的分析方法；

加速度传感器模块包括多个相互独立的第一加速度传感器和一个第二加速度传感器；多个独立的第一加速度传感器分别布置在多级机械传动设备的各个转动节点外部，用于收集其位置上的振动信号；一个第二加速度传感器设置在多级机械传动设备外部一相对于地面静止的物体上；多个第一加速度传感器和一个第二加速度传感器均将其采集的振动信号发送至数据分析模块，第一加速度传感器测量的振动信号为V1，第二加速度传感器测量的振动信号为V2；

激光振动检测模块包括激光多普勒测振仪，激光多普勒测振仪安装在一个5自由度机械臂上，且该5自由度机械臂相对于多级机械传动设备独立；工作时激光多普勒测振仪垂直对准第一加速度传感器，测量第一加速度传感器自身振动信号，得到振动信号V3；

进行分析时，先利用V1与V2进行差分，将得到的差分信号V1-V2作为某第一加速度传感器采集的多级机械传动设备各轴系处的振动信号，同时将第一加速度传感器采集信号V1进行频域变换后得到F1，将激光多普勒测振仪对准该第一加速度传感器采集的振动信号V3进行频域变换后得到F3，并将F1+F3作为采集的多级机械传动设备各轴系处的振动频域信号进行同步分析；将两个分析结果进行比对，如果两个分析结果不同，则以评估结果更差的分析结果作为最终分析结果进行输出。