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专利名称：一种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法
技术领域：
本发明涉及故障机理诊断技术，特别是一种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法。
背景技术：
本发明人在中国专利 “一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法”公开了一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法，它包括一对齿数为DC的大齿轮、齿数为XC的小齿轮的啮合副，以及支承大齿轮的轴承、支承小齿轮的轴承；设定支承大齿轮的轴承参数为中径DD0，滚子直径Dd，滚子数DZ;支承小齿轮的轴承参数为中径XD0，滚子直径Xd，滚子数XZ，如附图
I。当仅讨论单个齿轮和单个轴承时，则简化代号为齿数为C ;轴承参数为中径D0,滚子直径d,滚子数Z,该方法提出防止该齿轮传动系统的齿轮、轴承滚子和轴承内、外环发生对冲疲劳集中以及防止齿轮载荷疲劳集中引发轴疲劳集中而产生裂纹的设计方法应当分别遵循的结构关系是A、防止大齿轮和轴承引发齿轮-滚子-外环对冲集中疲劳须符合大齿轮轴承外环承载点每转过DWG个滚子时，齿轮转过的齿数DWC与正整数之差为S=O. ro. 9，建议值为S=O. 3^0. 7，优化值为S=O. 5 ;其中，DffG与DWC的结构式为DWC=2 X DDO X DC/ [ (DDO-Dd) X DZ] X DWG (Dl)S=ABS [DffC-CINT (DffC)]式中，DWG ( DZ, DffC ( DC, ABS代表取方框内数值的绝对值；CINT代表将方框内的数值四舍五入，如果符合0. 07>S>0的不允许范围，则大齿轮轴承固定外环集中疲劳多发，疲劳的几率 DWJ= I/DWG。B、防止大齿轮和轴承引发齿轮-滚子-内环对冲集中疲劳须符合大齿轮轴承内环承载点每转过DNG个滚子时，齿轮转过的齿数DNC与正整数之差为S=O. ro. 9，建议值为S=O. 3^0. 7，优化值为S=O. 5 ;其中，DNG与DNC的结构关系式为DNC=2 X DDO X DC/ [ (DDO+Dd) X DZ] X DNG (D2 )S=ABS [DNC-CINT (DNC)]式中，DNG ( DZ, DNC ( DC, ABS代表取方框内数值的绝对值；CINT代表将方框内的数值四舍五入，如果符合0.07>S>0的不允许范围，则大齿轮轴承固定内环集中疲劳多发，疲劳的几率 DNJ= I/DNG。C、防止大齿轮集中疲劳须符合下式表示的结构关系DCD=DC/DWC 关 INT (2 DC) (D3)DCD=DC/DNC 关 INT (2 DC) (D4)即大齿轮的齿数DC与上述DWC或DNC之比不等于2 DC的整数；如果EO为整数，则大齿轮集中疲劳数为DCD，各疲劳点之间的均匀间距为DWC个齿或DNC个齿；大齿轮疲劳集中率为DCJ=2/DCD，其最大值为I。D、防止小齿轮和轴承引发齿轮-滚子-外环对冲集中疲劳须符合小齿轮轴承外环承载点每转过XWG个滚子吋，齿轮转过的齿数XWC与正整数之差为S=O. ro. 9，建议值为S=O. 3^0. 7，优化值为S=O. 5 ;其中，XWG与XWC的结构关系式为 XWC=2 X XDO X XC/ [ (XDO-Xd) X XZ] X XffG (Xl)S=ABS [XffC-CINT (XffC)]式中，XffG ( XZ, XffC ( XC, ABS代表取方框内数值的绝对值；CINT代表将方框内的数值四舍五入。如果符合0. 07>S>0的不允许范围，则小齿轮轴承固定外环集中疲劳多发，疲劳的几率 XWJ= I/XWG ； E、防止小齿轮和轴承引发齿轮-滚子-内环对冲集中疲劳须符合小齿轮轴承内环承载点每转过XNG个滚子吋，齿轮转过的齿数XNC与正整数之差为S=O. ro. 9，建议值为S=O. 3^0. 7，优化值为S=O. 5 ;其中，XNG与XNC的结构关系式为XNC=2 X XDO X XC/ [ (XDO+Xd) X XZ] X XNG (X2 )S=ABS[XNC-CINT(XNC)]式中，XNG ( XZ, XNC ( XC, ABS代表取方框内数值的绝对值；CINT代表将方框内的数值四舍五入。如果符合0.07>S>0的不允许范围，则小齿轮轴承固定内环集中疲劳多发，疲劳的几率 XNJ= I/XNG ；大齿轮齿数小齿轮齿数大齿轮轴承大齿轮轴承大齿轮轴承
中径滚径滚子数
DCX しDDODdDZ
内、外环集中小齿轮轴承小齿轮轴承小齿轮轴承 疲劳因素中径滚径滚子数
SXDOXdXZ
小齿轮轴承齿轮转过齿大齿轮轴承大齿轮集中大齿轮疲劳
外环滚过滚数外环集中疲疲劳数集中率
子数劳几率
XfGXfCXfJXCDDCJ=2/XCD
大齿轮轴承齿轮转过齿大齿轮轴承小齿轮集中小齿轮疲劳
内环滚过滚数内环集中疲疲劳数集中率
子数劳几率
XNGXNtXMXCXXCJ=2/XCXF、防止小齿轮集中疲劳须符合下式表示的结构关系DCX=XC/DWB 尹 INT (2 CX) (D5)DCX=XC/DNB 尹 INT (2 CX) (D6)即小齿轮的齿数XC与上述DWB或DNB之比不等于2飞X的整数。如果DCX为整数，则小齿轮集中疲劳数为DCX，各疲劳点之间的均匀间距为DWB个齿或DNB个齿；小齿轮疲劳集中率为XCJ=2/DCX，其最大值为I。变量表
权利要求
1.ー种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，包括ー个齿数为DC的大齿轮(I)、ー个齿数为XC的小齿轮(2)啮合副，以及支承大齿轮的轴承(3)、支承小齿轮的轴承(4);设定支承大齿轮的轴承(3)參数为中径DDO，滚子直径Dd，滚子数DZ ;支承小齿轮的轴承(4)參数为中径XDO，滚子直径Xd，滚子数XZ，在仅描述其中一个齿轮和支承该齿轮的ー个轴承时，简化标记变量齿轮的齿数为C,轴承的中径为DO,滚子的直径为d,滚子数量为Z，其特征在于，该方法为 A、如果轴承滚道承载区滚过整数X个滚子吋，齿轮啮合次数Y以不大于S的偏差接近于整数+0. 5，并且齿轮的齿数C与啮合次数Y之比J=C/Y以不大于S的偏差接近于整数，即ABS [J-CINT(J)] ( S，则识别为该齿轮与相应轴承匹配的齿轮互定点疲劳阶数为J，并且正/在损害谱和损害后果谱均等于该齿轮特征谱的J阶； B、如果轴承滚道承载区滚过整数X个滚子时齿轮啮合次数Y以不大于S的偏差接近于整数，并且齿轮的齿数C与啮合次数Y之比J=C/Y与相近整数的偏差不大于0. 5，而在齿轮运转整数K周时有FC=J*K以不大于S的偏差接近于整数，即ABS [FC-CINT (FC)]≤S，并且INT(FC) ( C，则识别为该齿轮与相应轴承匹配的齿轮准定点疲劳正在损害谱的阶数为该齿轮特征谱的J阶，准定点疲劳损害后果谱的阶数为该齿轮特征谱的FC=K*J阶； 其中INT()是对括号内的量值取整的函数，ABS口是对括内的数取绝对值的函数，CINTO是对括号内的值作四舍五入的函数；正在损害谱是指在异常外力发生吋，齿轮每运转一周发生非整数的J次冲击，其频谱为齿轮运转特征频谱的J阶，称之为该齿轮的准定点疲劳“正在损害谱”;损害后果谱是指长期运转后，每运转K周的K*J个损害后果逐渐固化在齿轮的K*J个齿上，以致在没有异常外力作用时，齿轮上的K*J个被周而复始地损害过的齿，也都在每一周运转时发生K*J次冲击，其频谱称之为准定点疲劳的“损害后果谱”。
2.根据权利要求I所述的诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，其特征在于，所述偏差< 0. 3633。
3.根据权利要求I所述的诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，其特征在干，轴承滚道滚过滚子数X的取值范围是从I到下式规定的上限值XNM=INT[(D0+d)/(2*D0) *Z]XWM=INT[(D0-d)/(2*D0) *Z] 式中，DO为轴承的等效中径，d为轴承滚子的等效直径，Z为轴承的滚子个数，INT[]是对括号内的量值取整的函数，XNM为考察内滚道滚过滚子数的上限值，XWM为考察外滚道滚过滚子数的上限值。
4.依照权利要求I所述的ー种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，其特征在于在发现运行中的齿轮检测数据的FFT分析出现唯一符合准定点疲劳损害后果谱和互定点疲劳损害后果谱的幅度达到诊断标准时，就输出该标准级别的单次诊断报警；对于齿轮的诊断标准为测点相対的本齿轮预警54dB，l级报警60dB，2级报警66dB ;测点相邻的邻齿轮预警44dB，I级报警50dB，2级报警66dB。
5.依照权利要求I所述的ー种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，其特征在于，为了进ー步降低轴承和齿轮的故障率，在轴承、齿轮传动系统设计或维修时，在服从齿轮传动比需要、传输功率的需要、轴承齿轮承载能力的需要和符合齿轮轴承安装条件的前提下，通过变更轴承和齿轮參数中至少ー个进行准定点疲劳和互定点疲劳的计算，以出现准定点疲劳和互定点疲劳的数量为零为目标确定齿轮和轴承参数， 回避轴承和与之匹配的齿轮的准定点疲劳和互定点疲劳。
全文摘要
本发明公开了一种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法，包括一对齿数为DC的大齿轮(1)、齿数为XC的小齿轮(2)啮合副，以及支承大齿轮的轴承(3)、支承小齿轮的轴承(4)；设定支承大齿轮的轴承(3)参数为中径DDO，滚子直径Dd，滚子数DZ；支承小齿轮的轴承(4)参数为中径XDO，滚子直径Xd，滚子数XZ，本发明提出了一种针对互定点疲劳和准定点疲劳引发的故障进行识别的方法，通过合理选择轴承参数，回避轴承和与之匹配的齿轮的准定点疲劳和互定点疲劳，以期进一步降低轴承和齿轮的故障率的方法。
文档编号G01M13/02GK102654433SQ20121013814
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者刘旷, 唐德尧, 王智 申请人:唐德尧