亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：用于齿轮啮合故障检测的边带能量比方法
技术领域：
本发明的主题涉及对机械构件健康的评估，并且更具体而言涉及用于从齿轮箱中的齿轮传动的健康情况评估劣化(deterioration)的方法。
背景技术：
如本领域中公知的那样，齿轮箱中的齿轮组可随着时间过去从健康(常常为新的)情况劣化到不健康的情况，不健康的情况可导致齿轮箱失效或者至少低效操作。挑战在于开发一种齿轮箱情况监测系统，其可提供紧急问题的早期指示。此领域中的先前努力确立了啮合频率和谐波本身通常为齿轮情况较差的指标。此外，可变速机械(例如风力涡轮)可具有较宽的波动负载和速度，这使得齿轮啮合频率分析更加复杂。监测齿轮进行中的劣化的先前尝试涉及例如提取啮合频率和谐波幅度并预测其趋势。然而，已发现这种方法并不能良好地工作，因为该方法对于发展中的故障具有相对较低的敏感性。沿着这个思路的一项现有成果是Games等人在名称为“ROTATIONAL STATISTICALVIBRATION ANALYSIS EMPLOYING SIDEBANDS AND/ORWEIGHTING” 的美国专利 3，758，758中教导的。鉴于监测机械健康的现有成果所涉及的这些已知的关注，仍然需要提供简单的分析方法，其具有改进的敏感性并降低由动力和速度可变性所致的影响以便准确地评估机械 (尤其是包括齿轮箱系统的机械)的健康。

发明内容
本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见， 或者可通过实践本发明而被教导。本主题涉及一种用于评价机械(尤其是包括齿轮箱的机械)中的劣化的方法。进行计算以确定操作的机械中所产生的总计的边带幅度与其中心谐波频率幅度的比率。然后关于时间评估所计算的比率和/或将所计算的比率与预定值进行比较。在备选实施例中，基于相邻谐波频率的边带幅度计算比率。在第一备选实施例中， 使用相邻谐波的边带与中心谐波频率幅度的比率来计算该比率。在第二备选实施例中，使用仅与相邻谐波相关联的边带幅度的比率来计算该比率。参考下文的描述和所附权利要求，本发明的这些与其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图被包括到该说明书中并构成该说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。


在说明书中阐述了本发明的全面和充分的公开，包括其针对本领域普通技术人员而言的最佳模式，其对附图进行了参考，在附图中图I提供了从健康齿轮啮合系统的测试得到的IX，2X和3X的幅度对比频率波形的图示；图2提供了从损坏的齿轮啮合系统得到的1X，2X和3X的幅度对比频率波形的图示；图3是根据本技术在齿轮箱劣化的测试中早期得到的测试结果的图示；图4是来自图3中所示的相同测试但在该测试后期的测试结果的图示；图5是根据本主题的用以评估图3和图4中对于齿轮箱劣化所示的测试结果所执行的步骤的图；图6是根据本主题的进一步的实施例的用于评估图3和图4中对于齿轮箱劣化所示的测试结果所执行的步骤的图；以及图7是根据本技术的机械健康监测设备的示意图。贯穿该说明书和附图对参考标记的重复使用意图表示本发明的相同或相似的特征或元件。项目清单
附图标记项目300带边带的IX谐波区400带边带的IX谐波区500方法流程图502方法步骤504方法步骤506方法步骤508方法步骤510方法步骤512方法步骤514方法步骤516方法步骤518方法步骤600方法流程图602方法步骤
权利要求
1.一种用于评价机械中的劣化的方法(500)，包括计算在操作的机械中产生的总计的边带幅度(512)与其中心谐波频率幅度(510)的比率(514);以及，关于时段或比率值的其中至少一项评估(518)所述比率。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述中心谐波频率对应于第一谐波齿轮啮合频率。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述中心谐波频率对应于第二谐波齿轮啮合频率。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述中心谐波频率对应于第三谐波齿轮啮合频率。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述比率中心谐波为第一预定谐波频率， 所述方法还包括在与所述第一预定谐波频率相邻的谐波频率处计算(514)在操作的齿轮箱中产生的总计的边带幅度与其中心谐波频率幅度的比率；通过将使用所述第一预定谐波计算的比率除以使用与所述第一预定谐波频率相邻的谐波频率计算的比率来计算(516)第二比率；以及，关于时间或值的其中至少一项评估(518)所述第二比率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预定谐波频率对应于所述操作系统的第一谐波频率，并且，其中，与所述第一预定谐波频率相邻的谐波频率对应于所述操作的系统的第二谐波频率。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预定谐波频率对应于所述操作系统的第二谐波频率，并且，其中，与所述第二预定谐波频率相邻的谐波频率对应于所述操作的系统的第三谐波频率。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括获得(502)传感器时基波形；以及，对于所述波形计算快速傅立叶变换(504)。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，总计的边带幅度包括在其中心谐波频率的两侧上的边带幅度的总和。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括关于预定时段监测所述比率；以及，比较(518)所述比率与预定值。
11.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括关于预定时段监测所述比率；以及，比较所述比率的变化率与预定值。
12.一种用于评价机械(702)中的劣化的系统(700)，包括用于计算(706)与操作的机械中所产生的第一预定相邻啮合谐波和第二预定相邻啮合谐波相关联的总计边带幅度的比率的装置；用于关于时段或比率值的其中至少一项评估(708)所述比率的装置；以及，用于显示(710)所述评估的结果的装置
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述总计的边带幅度与所述第一啮合谐波和所述第二啮合谐波相关联。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述总计的边带幅度与所述第二啮合谐波和所述第三啮合谐波相关联。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述总计的边带幅度包括在其相关联的啮合谐波的两侧上的边带的总和。
全文摘要
本发明涉及用于齿轮啮合故障检测的边带能量比方法。具体而言，本发明公开了一种用于评价齿轮箱中的劣化的方法(500)。从操作的齿轮箱获得(502，504)关于由于齿轮箱操作所产生的谐波频率幅度(508)和其相关边带(510)的数据。在第一实施例中，通过将与谐波相关联的总计的边带信号(512)的幅度除以谐波(508)的幅度来计算边带能量比(SER)。在第二实施例中，基于与相邻谐波相关联的边带幅度(614)来计算SER。可关于时间来监测该比率或者与一个或多个值进行比较(618)以提供劣化的指示。
文档编号G01H1/00GK102539142SQ20111029658
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月23日
发明者A·A·维斯, C·T·黑奇, D·D·赫斯, M·B·卡尔布, S·伍德森 申请人:通用电气公司