向量自回归和 Ｔ２控制图在变工况齿轮箱故障检测中的应用

重庆理工大学学报（自然科学） ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (8): 148-157.

向量自回归和Ｔ２控制图在变工况齿轮箱故障检测中的应用

薛成，李鑫，焦静

（１．南京工程学院汽车与轨道交通学院，南京２１１１６７；２．南京航空航天大学民航学院，南京２１１１０６）

发布日期:2023-09-15
作者简介:薛成，男，硕士研究生，主要从事车辆系统动力学研究，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｅｃｈｅｎｇ＠ｎｊｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；通信作者李鑫，男，博士研究生，讲师，主要从事预测和健康管理研究，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｘｉｎ１９９０＠ｎｊｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。

Published:2023-09-15

摘要/Abstract

摘要： 针对齿轮箱传统故障分析方法难以评估变工况下齿轮箱健康状态，对齿轮箱的振动数据按工况分类后，进行了基于向量自回归模型（ｖｅｃｔｏｒａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ，ＶＡＲ）和统计过程控制方法的变工况下齿轮箱异常检测方法研究。采用时域同步平均算法（ｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｖｅｒａ ｇｉｎｇ，ＴＳＡ）去除原始振动信号中的噪声，并分工况建立向量自回归模型计算残差；提取残差的均方根（ｒｏｏｔｓｑｕａｒｅｍｅａｎ，ＲＭＳ）和整流平均值作为指标，初步判断齿轮故障；选取残差的均方根及整流平均值进行统计过程分析，建立多变量指数加权平均（ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｗｅｉｇｈｔｅｄｍｏｖ ｉｎｇａｖｅｒａｇｅ，ＭＥＷＭＡ）、广义方差以及Ｔ２控制图来判断齿轮早期异常发生点。研究结果表明，均方根Ｔ２控制图效果最佳，检测出了６０、１５１、１５２三个异常点，从而完成了对变工况下齿轮箱的故障检测。

关键词: 时域同步平均, 齿轮箱, 故障检测, 向量自回归模型, 控制图

中图分类号:

ＴＰ１８

薛成，李鑫，焦静. 向量自回归和Ｔ２控制图在变工况齿轮箱故障检测中的应用[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2023, 37(8): 148-157.

[1]	姜海燕，王立勇，苏清华，王绅同，张鹏博，王弘轩，谢敏. 针对视觉/惯导系统的异常数据检测算法研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2024, 38(6): 220-226.
[2]	车江宁，李思卿，郭小锋，朱博，张伟杰. 高铁齿轮箱飞溅润滑性能数值模拟与型腔结构参数优化[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2024, 38(4): 125-130.
[3]	牛茂东, 马尚君, 蔡威. 采用单分类方法的行星滚柱丝杠故障检测[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2023, 37(2): 307-315.
[4]	刘岚，亢琨，席英杰. 薄壁齿轮箱结构声强可视化及减振方法研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2022, 36(11): 282-291.
[5]	王博1,王斌2,赵东平1. 阶次跟踪在行星齿轮箱非平稳信号故障诊断中的应用[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2021, 35(2): 105-111.
[6]	姚文,丁康. 定轴齿轮箱故障振动特性仿真及实验研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2020, 34(7): 114-121.
[7]	雷刚,于航,马洋洋,罗渊,袁海军. 某动车组齿轮箱疲劳强度仿真分析[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2020, 34(7): 94-99.
[8]	陈帅，丁康. 行星齿轮箱太阳轮裂纹故障仿真及实验研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2020, 34(4): 101-107.
[9]	. 基于改进SVDD算法的升降机轴承故障检测研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2019, 33(7): 66-73.
[10]	. 基于相似性分析的工序质量控制研究及应用[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2019, 33(3): 119-125.
[11]	. 基于刚柔耦合动力学的定轴齿轮箱故障仿真[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2018, 32(3): -.
[12]	. 风电齿轮箱在线监测系统方案设计[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2016, 30(2): -.
[13]	. 大功率核电循环泵行星齿轮箱结构强度及耦合模态分析[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）, 2013, 27(1): -.