一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及變速箱檢測技術領域，更具體地說涉及一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]變速箱是工程機械等各種車輛的主要傳動部件，擔負著將動力從發動機傳遞到車輪的重要使命。變速箱以其傳動比固定，傳動力矩大，結構緊湊等優點，使之成為車輛的關鍵性傳動部件之一，其操作性、傳動性和安全性的好壞直接影響到車輛的整體性能。因此，對變速箱的檢測十分重要。
[0003]目前應用于變速箱檢測的方法主要包括溫度法、油樣分析法和振動法。溫度法是通過監測齒輪箱潤滑油溫度來判斷齒輪箱是否工作正常，溫度監測對于齒輪箱載荷、速度和潤滑情況的變化比較敏感；油樣分析法是從齒輪箱潤滑油中提取油樣，通過收集和分析油樣中狀況金屬顆粒來判斷齒輪箱工作；振動法是通過安裝在齒輪箱殼體適當位置的振動傳感器監測齒輪箱振動信號，并對此信號進行分析和處理來判斷齒輪箱工作狀況與故障。
[0004]在現有的試驗和在實際診斷過程中，往往只是對機器狀態信息中的一種信息進行分析和觀察，從中提取有關機器行為的特征。然而，利用單一信息進行故障診斷具有很強的不確定性和局限性。比如，利用振動加速度信號對軸承狀態進行診斷時，振動加速度信號往往經過強干擾以及非線性的傳遞后，有用的信息常常淹沒在其他頻率成分和測量噪聲之中，而且由于信號類型單一，能夠提供的信息較少，因而很難作出準確評價。
[0005]因此，目前缺乏一種綜合檢測將溫度信息、油液信息以及振動加速度信號，并且能夠綜合考慮這些信息對變速箱狀態進行更準確的評價的變速箱試驗臺架；而且現有的變速箱故障檢測方法，均未研宄溫度信息、油液信息以及振動加速度信號這三種信號的結合，未考慮溫度、油液和振動各參數在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規律，以及溫度、油液和振動參數內在的耦合關系，導致變速箱故障檢測的準確度不高。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是針對現有技術之不足，而提供一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架及其檢測方法，該變速箱試驗臺架綜合考慮了變速箱潤滑油的溫度信息、油液信息以及振動加速度信號，而且基于該變速箱試驗臺架的檢測方法，在檢測溫度信息、油液信息以及振動加速度信號這三種信號的基礎上，結合溫度、油液和振動各參數在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規律，以及溫度、油液和振動參數內在的耦合關系，提高了變速箱檢測的準確性。
[0007]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0008]一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架，包括試驗臺基座，所述試驗臺基座上設有變速箱安裝座；所述變速箱安裝座上安裝有待測變速箱，所述待測變速箱左側的輸入軸通過第一萬向聯軸器與第一扭矩轉速傳感器的輸出端相連，第一扭矩轉速傳感器的輸入端通過第一聯軸器與伺服電機的輸出軸相連；所述待測變速箱右側的輸出軸通過第二萬向聯軸器與第二扭矩轉速傳感器的輸入端相連，第二扭矩轉速傳感器的輸出端通過第二聯軸器與負載相連；
[0009]所述待測變速箱與振動信號檢測模塊、溫度檢測模塊和油液信息檢測模塊分別相連；所述振動信號檢測模塊、溫度檢測模塊和油液信息檢測模塊分別與控制器模塊相連，所述控制器模塊還與負載相連。
[0010]所述試驗臺基座為帶T型槽的實體結構。
[0011]所述負載為磁粉制動器，或電機。
[0012]所述待測變速箱的一端通過油管依次與溢流閥、精過濾器、油泵、粗過濾器、冷卻器、油液信息檢測模塊和溫度檢測模塊連接，最后油管連接至待測變速箱的另一端，構成變速箱潤滑系統；所述油泵還與控制器模塊相連。
[0013]所述溫度檢測模塊為一溫度傳感器，其通過螺紋連接安裝在變速箱潤滑系統的油管T型三通接口上，溫度傳感器檢測到油管內油液的溫度信號送至控制器模塊。
[0014]所述油液信息檢測模塊，包括在線潤滑油鐵磁性顆粒傳感器、在線介電常數傳感器和在線粘度傳感器，其分別依次通過螺紋連接安裝在變速箱潤滑系統的油管T型三通接口上，并將檢測到的鐵磁性磨損顆粒量信息、潤滑油含水率信息和油液粘度信息傳送至控制器模塊。
[0015]所述振動信號檢測模塊，包括若干加速度振動信號傳感器和信號處理單元，加速度振動信號傳感器分別安裝在待測變速箱兩端的軸承座和箱體上，所檢測到的加速度振動信號經信號處理單元，傳送至控制器模塊。
[0016]所述伺服電機與第一扭矩轉速傳感器固定在伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座上，所述伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座固定在試驗臺基座上。
[0017]所述控制器模塊還與一顯示屏相連。
[0018]一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架的檢測方法，包括以下步驟:
[0019]步驟(I):選取判斷變速箱故障的參數，包括潤滑油液溫度、鐵磁性磨損顆粒量、潤滑油含水率與油液粘度，以及變速箱的振動參數；
[0020]步驟(2):在所選取溫度、油液和振動參數的基礎上，結合磨損試驗過程，研宄溫度、油液和振動各參數在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規律，以及溫度、油液和振動參數內在的耦合關系，為變速箱的溫度、油液和振動融合診斷提供依據；
[0021]步驟(3):利用單位圓特征提取方法，對變速箱溫度、油液和振動的高維數據進行特征提取，進行變速箱的故障識別和故障磨損程度判別。
[0022]本發明的有益效果為:
[0023](I)本發明通過臺架上設置的溫度檢測模塊、油液信息檢測模塊和振動信號檢測模塊，實現對變速箱三種不同信息的采集，將變速箱的溫度信息、油液信息以及振動加速度信號綜合起來考慮，從三個不同的角度得到三種不同的信息，經過分析和觀察從而獲得對被測對象的一致性解釋與描述，進而實現相應的決策和估計，使系統獲得比其單個組成部分更加充分的信息，提高整個檢測系統的有效性能，全面準確地描述被測對象；
[0024](2)本發明的伺服電機及第一扭矩轉速傳感固定在伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座上，這樣設置能夠保證調節第一扭矩轉速傳感器和第二扭矩轉速傳感器之間距離時只需移動伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座，避免同時移動伺服電機及第一扭矩轉速傳感器后需要對兩者之間的相對位置從新進行精確定位；
[0025](3)本發明的試驗臺基座為帶T型槽的實體結構，伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座、變速箱安裝座、第二扭矩轉速傳感器和負載都通過壓板固定的方式固定在試驗臺基座上，這樣設置能夠保證檢測不同變速箱時可以方便地調節各個零部件之間的距離；
[0026](4)本發明在所選取溫度、油液和振動參數的基礎上，結合磨損試驗過程，研宄溫度、油液和振動各參數在正常磨損條件和模擬故障條件下的磨損規律，以及溫度、油液和振動參數內在的耦合關系，為變速箱的溫度、油液和振動融合診斷提供依據；
[0027](5)本發明的溫度傳感器、在線潤滑油鐵磁性顆粒傳感器、在線介電常數傳感器和在線粘度傳感器，分別通過螺紋連接安裝在變速箱潤滑系統的油管T型三通接口上，這樣設置能夠保證傳感器產生故障后方便地進行維護并能夠方便地更換其它類型的傳感器以進行檢測模塊的升級。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明正面結構示意圖；
[0029]圖2是本發明俯視結構示意圖；
[0030]圖3是變速箱潤滑系統示意圖。
[0031]其中，1、負載；2、第二聯軸器；3、第二扭矩轉速傳感器；4、第二萬向聯軸器；5、加速度振動信號傳感器；6、待測變速箱；7、第一萬向聯軸器；8、第一扭矩轉速傳感器；9、第一聯軸器；10、伺服電機；11、伺服電機及第一扭矩轉速傳感器安裝座；12、變速箱安裝座；13、試驗臺基座；14、溫度檢測模塊；15、油液信息檢測模塊；16、控制器模塊；17、溢流閥；18、精過濾器；19、油泵；20、粗過濾器；21、冷卻器；22、在線潤滑油鐵磁性顆粒傳感器；23、在線介電常數傳感器；24、在線粘度傳感器。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明:
[0033]實施例:如圖1和圖2所示，一種基于多信息融合的變速箱試驗臺架，包括試驗臺基座13，所述試驗臺基座13上設有變速箱安裝座12 ;所述變速箱安裝座12上安裝有待測變速箱6，所述待測變速箱6左側的輸入軸通過第一萬向聯軸器7與第一扭矩轉速傳感器8的輸出端相連，第一扭矩轉速傳感器8的輸入端通過第一聯軸器9與伺服電機10的輸出軸相連；所述待測變速箱6右側的輸出軸通過第二萬向聯軸器4與第二扭矩轉速傳感器3的輸入端相連，第二扭矩轉速傳感器3的輸出端通過第二聯軸器2與負載I相連；
[0034]所述待測變速箱6與振動信號檢測模塊、溫度檢測模塊14和油液信息檢測模塊15分別相連；所述振動信號檢測模塊、溫度檢測模塊14和油液信息檢測模塊15分別與控制器模塊16相連。所述控制器模塊16還與一顯示屏相連，所述控制器模塊16還與負載I相連。
[0035]本發明的