基于模糊评价的起重机齿轮箱功能安全健康状态分级方法研究*

孙远韬 汪戴乾 杨仁民 张 氢

1同济大学机械与能源工程学院 上海 201804 2上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125

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作为一种重要的传动部件，齿轮箱广泛应用于各种大型设备及工程中。由于受到复杂的工况和载荷激励作用，齿轮箱容易发生故障，一旦发生故障，将导致设备停机，甚至发生灾难性的后果。因此，对齿轮箱的健康状态进行监测及评估有着重要的意义。传统的故障诊断方法将齿轮箱的健康状态分为健康和故障这2种状态，而机械设备从崭新的完全健康的状态到逐渐退化直至完全故障的过程中，经历了多种健康状态，对设备的健康等级进行更细致的划分，有助于更好地了解设备的健康状态。齿轮箱运行过程中的振动信号蕴含了丰富的设备运行状态信息，通过提取其中的退化特征，可以实现对设备健康状态的监测。

目前的分类等级有2到9级不等[2]。过少的分级不能精确的阐述设备健康状态，过多的分级导致计算过于复杂繁琐[3]。本文根据相关评判标准、工程实践和数据支撑，将健康状态划分为5个等级。

齿轮箱的健康分级需要选取合适的健康评价指标。本文综合考虑齿轮箱运行期的振动信号和轴承退化过程，提出了一种基于模糊评价的健康状态评估方法。技术路线如图1所示。通过传感器采集振动信号，从振动信号中提取特征，对特征进行降维融合处理得到约简的特征向量，此特征向量作为评价指标1。该特征向量在高维空间中的位置作为样本当前的状态点，将众多的健康样本点取平均得到标准向量。……