灰色系统理论在齿轮故障诊断中的应用.pdf

自控与监测!#$%$#’$( ) *$+#$’+, 技术与应用 灰色系统理论 在齿轮故障诊断中的应用 济南钢铁集团总公司热连轧厂! （山东! #$ %$ % ）! 胡小江 【摘 要】 针对难以获取大量样本的齿轮故障诊断，应用灰色系统理论，可以简洁、准确地判断出齿 轮运行状态，为此类故障诊断提供一种方法。 【关键词】 灰色系统理论 灰色关联度 故障诊断 齿轮 一、前言 三、获取样本 齿轮是机械设备中使用最广泛的传动零部件之一。 济钢一小型厂某种型号轧机减速机齿轮时常发生故 它工作状态的好坏直接影响到整台机械设备的工作状 障，严重制约着生产，经过多次检测与检修，对该减速 态。在生产现场中需要对齿轮进行重点监测与维护。对 机齿轮的运行状态进行了分类，如表# 所示。采集了#* 其进行状况监测与故障诊断工作中，经常遇到的问题之 组!’() 、! 样本数据。 一是诊断判据，即如何确定故障的严重程度。诊断判据 表! 齿轮运行状态分类 的合适与否直接影响到故障诊断的准确性。如何建立诊 运行状态 齿轮外观状况 断判据的研究有诸多报道。灰色关联度法应用在齿轮故 障诊断中具有重要的现实意义。 正常 齿轮表面无明显缺陷，运行状况良好 在实际的齿轮故障诊断中，首先都必须获得足够的 样本。而样本的获取是非常困难的，所持续的时间也是 齿轮表面有微小缺陷，如轻微磨损、小而少 轻度故障 漫长的。灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授#$% 的麻点等 年创立的一门新兴横断学科，它以 “部分信息已知，部 齿轮表面已有明显缺陷，如明显的裂纹、明 分信息未知”的 “小样本”、 “贫信息”不确定性系统 中度故障 显的凹坑 为研究对象，主要通过对 “部分”已知信息的生成、开 齿轮表面已有较大缺陷，如严重的龟裂、胶 发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为的正确认 严重故障 合及变形、严重点蚀等 识和有效控制。灰色系统理论中的灰色关联度法具有所 需样本数量少，算法简单，适用范围广泛等优点。 四、灰色系统理论应用 二、特征指标的选取 在采集的#* 组数据中，按运行状态从中抽出+ 组 特征指标是最能直接反映齿轮故障严重程度的参 数据作为样本，通过计算其他 # 组数据与这+ 组数据 数。在齿轮故障诊断中，使用较多的参数是齿轮振动信 的关联度来判断其运行状态。看其以最少的样本，能否 号的功率谱值。选择谱峰最大值! 、均值! 作为建立 实现正确的故障诊断。 ’() 诊断判据的 个特征指标。根据实际情况，可将齿轮的 ’( 样本数据归一化 运行状态分为以下四类：正常、轻度故障、中度故障、 在实测样本数据中，为使研究问题得以简化，需把 严重故障。 样本数据归一化。归一化后数据如表