[发明专利]一种在线木工带锯条裂纹和掉齿故障检测诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种在线木工带锯条裂纹和掉齿故障检测诊断方法及系统，包括：获取待检测木工带锯条的主轴转速、进料速度和锯条张紧力、带锯条横向振动位移；根据获取主轴转速、进料速度和锯条张紧力、带锯条横向振动位移，得到基于杜芬方程和改进的QR分解方法的Lyapunov指数；根据Lyapunov指数与Lyapunov指数范围对照表进行比较，判断木工带锯条故障状况。通过监测木工带锯条数，进行Lyapunov指数检测，根据Lyapunov指数，进行木工带锯条损伤判断，并且Lyapunov指数为基于杜芬方程最大Lyapunov指数，能进行微弱信号检测，将其运用到木工带锯条掉齿故障诊断中，实现木工带锯条故障实时在线的预报，避免木工带锯条故障发现不及时而导致安全故障的产生及木材加工质量下降、木材极大浪费。

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，尤其涉及一种在线木工带锯条裂纹和掉齿故障检测诊断方法及系统。

背景技术

木工带锯机是在木材加工企业中广泛使用的机床。它的质量优劣直接影响企业的经济效益。作为旋转机械木工带锯机设备监测诊断已成为林业企业经济发展的迫切需要。从目前木工机械在线故障诊断方法来看，解决其诊断问题的关键之一是如何对监测诊断中获得的机械振动动态信号的非平稳性非线性进行有效地分析。

木工机械设备在运行过程中产生的多发故障，如剥落、摩擦、松动、爬行、冲击、裂纹、断裂、掉齿、喘振等，都将导致其输出的动态信号非平稳性的出现。而且木工设备运行中的驱动力、阻尼力、弹性力的非线性以及系统本身的结构反映在动态信号上也具有非线性。即使木工机械稳态运行，当出现摩擦、冲击等故障时，其转动件的阻尼、刚度、弹性力等会发生变化，呈现出非线性，使输出的振动信号变得非平稳。以上情况表明，从实际工程中获得的动态信号，它们的平稳性是相对的、局部的，而非平稳性非线性是绝对的、广泛的。木工带锯机状态监测与故障诊断的非线性方法具有特殊性，分析系统的动态特性，找出系统的非线性特征，达到对木工设备进行诊断、监测的目的是非常重要的。

现有的木工带锯条产生裂纹和掉齿缺陷只能事后诊断，在加工木材时由于其采用的是闭式切削，极不容易看见带锯条状态，只能根据声音诊断，由于经验问题很难精确、及时；从而造成木工带锯条在锯切中“放炮”-断裂，从而影响带锯机的安全工作，影响操作者的人身安全。以往的研究方法采用木工带锯条横向振动位移和带锯条横向振动频率数值范围进行判断，其存在范围交叉问题，很难做到精确诊断。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种在线木工带锯条裂纹和掉齿故障检测诊断方法。

本发明的技术方案为：

一种在线木工带锯条裂纹和掉齿故障检测诊断方法,包括：

1)、实时获取待检测木工带锯条的主轴转速、进料速度和带锯条张紧力、带锯条横向振动位移；

2)、根据所获取的主轴转速、进料速度和锯条张紧力、带锯条横向振动位移，得到基于杜芬方程和改进的QR分解方法的Lyapunov指数；

3)、根据Lyapunov指数与Lyapunov指数范围对照表进行比较，判断木工带锯条的故障状况。

所述步骤2为：

2.1定义Lyapunov指数为：

式中F(x)-n维动力系统在带锯条横向振动位移，x＝x_i为迭代点处的锯条张紧力；λ-为原动力系统的Lyapunov指数；

2.2、基于杜芬方程的Lyapunov指数计算，受迫Duffing方程形式为：

式中x-所测木工带锯条横向振动位移；