本發(fā)明涉及一種用于將行星齒輪傳動裝置的行星齒輪支撐到行星齒輪架上的軸承的狀態(tài)監(jiān)測方法和單元。

背景技術(shù)：

基于結(jié)構(gòu)噪聲(structure-borne noise)的狀態(tài)監(jiān)控根據(jù)的原則是與正常運行比較，噪聲特性測量的變化，從中得出結(jié)論，單元中的部件可能發(fā)生損傷(damage)。

行星齒輪傳動裝置的運行中導(dǎo)致振動的產(chǎn)生，所述振動以結(jié)構(gòu)噪聲的形式在行星齒輪傳動裝置中傳播或者以空氣載聲散發(fā)到環(huán)境中去。這里所述結(jié)構(gòu)噪聲包括多種可以匹配不同傳動零件或部件的單獨的振動分量(vibrationcomponents)。在出現(xiàn)故障或損傷的情況下，所述結(jié)構(gòu)噪聲的振動改變，所以借助于振動監(jiān)測，傳動裝置的損傷可以盡早地有針對性地識別。磨損、不正確的裝配和維護不足可以發(fā)現(xiàn)和評估(detected and evaluated)。

然而，可靠監(jiān)測精準(zhǔn)反應(yīng)行星齒輪傳動裝置的狀態(tài)的用于分析的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。相對于分析還有問題會發(fā)生，尤其是相對于結(jié)構(gòu)噪聲檢測位置發(fā)生相對運動的結(jié)構(gòu)噪聲源。由于結(jié)構(gòu)噪聲源相對于結(jié)構(gòu)噪聲檢測位置的相對運動，傳感器在檢測位置檢測到的頻率會根據(jù)結(jié)構(gòu)噪聲源的相對速度發(fā)生變化。所述結(jié)構(gòu)噪聲源的頻率分量由于所述傳感器相對運動的結(jié)果是發(fā)生偏移。此效應(yīng)被稱為多普勒效應(yīng)。

現(xiàn)在，如果將行星齒輪傳動裝置的行星齒輪支撐到行星齒輪架上的軸承被固定傳感器監(jiān)測，所述傳感器用于檢測行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)噪聲，屬于軸承的偏移的頻率分量在接收的測量信號中產(chǎn)生。由于多普勒效應(yīng)的原因，當(dāng)所述行星齒輪(及由此還可以是用于支撐所述行星齒輪的軸承)朝向所述傳感器運動時所述頻率增加，或者當(dāng)所述行星齒輪遠離所述傳感器運動時所述頻率減小。

如果，現(xiàn)在確定了所述測量信號的頻譜(例如，用傅里葉變換)，然后所述多普勒效應(yīng)有效的去除所述頻譜的頻率分量。具體地，所述多普勒效應(yīng)導(dǎo)致表示軸承損傷的頻率的振幅的減低，或者減小他們的邊帶。具體地相對于頻譜中存在背景噪聲，很難或甚至無法從所述去除的頻譜中確定軸承的損傷。尤其是自動分析或狀態(tài)監(jiān)測由于上述限制通常是不可能的。

因此需要改進將行星齒輪傳動裝置的行星齒輪支撐到行星齒輪架上的軸承的狀態(tài)監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明示范性實施例通過提供一種用于將行星齒輪傳動裝置的行星齒輪支撐到行星齒輪架上的軸承的狀態(tài)監(jiān)測方法使這些成為可能。所述方法包括，在所述行星齒輪傳動裝置的固定位置處測量所述行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)噪聲，用以形成數(shù)字測量信號。這里所述測量信號在至少一個采樣時間點具有采樣值。數(shù)字測量信號在多個(連續(xù))采樣時間點(采樣時間)都具有采樣值(瞬時值)。進一步地，所述方法包括，確定所述行星齒輪相對于所述固定位置在采樣時間點的相對速度，和確定校正測量信號。所述校正測量信號包括在校正采樣時間點的采樣值，所述校正采樣時間點相對于所述采樣時間點的偏移取決于所述相對速度。所述方法進一步包括，基于所述校正測量信號形成包絡(luò)曲線信號，和確定所述包絡(luò)曲線信號的頻譜。所述方法還包括，將所述頻譜與相關(guān)頻率范圍內(nèi)的參考頻譜比較。

由于所述校正測量信號的確定，所述校正測量信號中所述采樣值具有校正采樣時間點，所述校正測量信號可以通過多普勒效應(yīng)進行校正。在時間范圍內(nèi)經(jīng)過多普勒校正的信號在進一步的信號分析中可以得到，從經(jīng)過多普勒校正的信號中，所述多普勒校正的頻譜可以確定包絡(luò)曲線。由于多普勒效應(yīng)可以避免頻譜的去除。確定的頻譜與相關(guān)頻率范圍內(nèi)的參考頻譜的比較使所述軸承損傷的可靠檢測變?yōu)榭赡?。由此，所述提供的方法實現(xiàn)了軸承可靠的監(jiān)測。

在一些實施例中，所述相關(guān)頻率范圍由所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率和所述軸承的幾何形態(tài)確定。所述軸承的幾何形態(tài)為所述軸承一個或多個對整個軸承的振動行為起主要貢獻的部件的具體的尺寸或特點。例如，所述軸承的幾何形態(tài)可以由軸承的多個(如，球形、圓錐形或圓柱形)滾動體、所述軸承的滾動體和軸承的滾道的接觸角、節(jié)圓直徑和滾動體的直徑確定。所以所述相關(guān)頻率范圍是按軸承運動學(xué)確定的。由于所述相關(guān)頻率范圍的確定，所述相關(guān)頻率范圍取決于所述行星齒輪(這里也可以是其軸承)繞所述行星齒輪支架的旋轉(zhuǎn)頻率和所述軸承(軸承運動學(xué))的幾何形態(tài)，所述相關(guān)頻率范圍可以各自適于所述軸承。所述軸承(軸承運動學(xué))的幾何形態(tài)通常是已知的，所述旋轉(zhuǎn)頻率可以不費力的通過計算確定，所以所述相關(guān)頻率范圍可以很省力的且根據(jù)所述齒輪傳動裝置的實際運行條件確定。

根據(jù)一些示范性實施例，形成所述校正測量信號的包絡(luò)曲線信號，包括對所述校正測量信號在第一頻率范圍內(nèi)進行帶通濾波，所述第一頻率范圍取決于所述軸承的至少一種材料，對帶通濾波后的所述校正測量信號進行整流，及對整流后的信號在第二頻率范圍內(nèi)進行低通濾波，所述第二頻率范圍僅包括低于第一頻率范圍的頻率。不相關(guān)的頻率分量(例如，材料或行星齒輪軸承的部件引起的沖擊脈沖響應(yīng))可以通過第一頻率范圍和第二頻率范圍的合理的選擇被有效地從包絡(luò)曲線信號移除。同樣地，軸承的進一步依賴材料波傳播特性可以被考慮到。此外，對于第一頻率范圍的選擇，為了考慮到行星齒輪傳動裝置的依賴材料波傳播特性，行星齒輪傳動裝置(例如，在固定的位置)的其他零部件的材料也被考慮到。

在一些實施例中，所述校正采樣時間點落在表示行星齒輪離開傳感器固定位置的第一相對速度的采樣時間點之前。所述校正采樣時間點落在表示行星齒輪移向傳感器固定位置的運動的第二相對速度的采樣時間點之后。所述頻率的偏移由多普勒效應(yīng)引起的，頻率的偏移是在時間范圍內(nèi)改變周期長度表達的，可以有效的校正或者通過校正采樣時間點相對于采樣時間點選擇偏移來補償。在校正測量信號連續(xù)時間的采樣值之間的周期可以由相對于采樣時間點的校正采樣時間點的偏移調(diào)整。

根據(jù)一些示范性實施例，所述相關(guān)頻率范圍包括所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率的二到二十倍的頻率。尤其是，所述相關(guān)頻率范圍包括所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率的二到十五倍、二到十倍、三到十倍、及四到九倍的頻率。用于頻率分析的所述相關(guān)頻率范圍被限制，所以分析工作通過上述標(biāo)準(zhǔn)將會將至最低。

在一些示范性實施例中，所述固定位置位于所述行星齒輪傳動裝置的環(huán)形齒輪上，所述行星齒輪的相對速度的確定是根據(jù)所述行星齒輪與所述環(huán)形齒輪上的所述固定位置之間圍繞所述行星齒輪架轉(zhuǎn)動軸形成的角度、所述行星齒輪傳動裝置的幾何形態(tài)和所述行星齒輪架的公轉(zhuǎn)頻率實現(xiàn)的。

用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)噪聲的所述固定位置在所述齒輪傳動裝置的環(huán)形齒輪上的分布表示為收集結(jié)構(gòu)噪聲可以簡單實現(xiàn)安裝，由于環(huán)形齒輪實際上是固定的，且為相應(yīng)的傳感器提供足夠的空間。因此所述相對速度可以通過行星齒輪與固定位置之間的相對角位置通過計算毫不費力的確定。所述角度優(yōu)選基于所述行星齒輪支架的旋轉(zhuǎn)軸確定的角度。從很容易檢測的所述行星齒輪支架公轉(zhuǎn)的頻率，和所述齒輪傳動裝置已知的固定的幾何形態(tài)(如，所述環(huán)形齒輪、行星齒輪、中心齒輪、或齒輪的尺寸，或各個構(gòu)件的齒輪配給量)，在測量信號任何時間點，所述行星齒輪相對于固定位置的相對速度可以通過簡單的方式計算確定。由于考慮到所述行星齒輪的當(dāng)前公轉(zhuǎn)頻率，所述行星齒輪的公轉(zhuǎn)速度的波動也有效地加以考慮。

根據(jù)一些示范性實施例，在相關(guān)范圍內(nèi)在頻譜中確定多個峰。在頻譜中的峰處，某一頻率或某一頻率范圍相比于相鄰的頻率或頻率范圍振幅顯著提高。針對至少一個相關(guān)頻率范圍內(nèi)的頻譜中峰確定表征所述峰的振幅和特征頻率。所述特征頻率可以為，例如，峰的中心頻率。這里，所述中心頻率可理解為下限頻率和上限頻率的算數(shù)或幾何的平均值。從所述數(shù)量，所述振幅(如，強度)和發(fā)生頻率分量的所述(頻率)位置中，軸承中損傷的具體類型的結(jié)論可以得到，因為不同的軸承損傷類型在頻譜中各自生成典型的分量。所以，頻率損傷的樣式可以確定。

在一些示范性實施例中，分別確定連續(xù)時間點的頻譜。此外確定在連續(xù)時間點之間的至少一個峰的振幅和特征頻率的變化。通過確定連續(xù)時間點的頻譜，可以觀測所述軸承的損傷的發(fā)展。所述出現(xiàn)的峰的振幅和頻率發(fā)展的觀測可以使非常準(zhǔn)確的確定軸承的損傷程度成為可能。通過非常準(zhǔn)確的狀態(tài)，剩余使用壽命或者采取應(yīng)該采取的措施(如，更換軸承9a)可以得到?？商娲鼗蜻M一步地，在進一步的示范性實施例中，可以確定連續(xù)時間點之間的相關(guān)頻率范圍內(nèi)峰的個數(shù)的變化。從峰的個數(shù)的發(fā)展中可以得到軸承狀態(tài)的進一步的結(jié)論。因此，頻率損傷的樣式的發(fā)展可以觀測和評估。

示范性實施例進一步涉及一種用于將行星齒輪傳動裝置的行星齒輪支撐到行星齒輪架上的軸承的狀態(tài)監(jiān)測單元。這里所述單元包括，傳感器，所述傳感器位于所述行星齒輪傳動裝置的固定位置處，且構(gòu)造成測量行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)噪聲，用以產(chǎn)生數(shù)字測量信號。所述測量信號在至少一個采樣時間點具有采樣值。進一步地，所述單元還包括信號處理裝置，所述信號處理裝置與所述傳感器相連。這里所述數(shù)字測量信號具體是通過所述信號處理裝置從由所述傳感器提供的模擬測量信號生成的?；蛘?，所述傳感器能提供所述數(shù)字測量信號。這里所述信號處理裝置配置成，確定行星齒輪相對于所述傳感器在采樣時間點的相對速度，和確定校正測量信號。這里所述校正測量信號包括校正采樣時間點的采樣值，所述校正采樣時間點相對于所述采樣時間點的偏移取決于所述相對速度。進一步地，所述信號處理裝置配置成基于所述校正測量信號，形成包絡(luò)曲線信號，和形成包絡(luò)曲線信號的頻譜。所述信號處理裝置進一步配置成將所述頻譜與相關(guān)頻率范圍內(nèi)的至少一個參考頻譜進行比較。

由于所述校正測量信號的確定，所述校正測量信號中所述采樣值具有校正采樣時間點，所述校正測量信號可以通過多普勒效應(yīng)進行校正。為進一步分析信號，所以所述信號處理裝置在時間范圍內(nèi)提供多普勒校正信號，從所述多普勒校正信號，可以確定所述包絡(luò)曲線的頻譜。確定的頻譜與相關(guān)頻率范圍內(nèi)的至少一個頻譜的比較使所述軸承損傷的可靠檢測變?yōu)榭赡堋Ｓ纱?，所述提供的單元實現(xiàn)了軸承可靠的監(jiān)測。

在一些實施例中，所述相關(guān)頻率范圍由所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率和所述軸承的幾何形態(tài)確定。所述相關(guān)頻率范圍是按軸承運動學(xué)確定的。由于所述相關(guān)頻率范圍的確定，所述相關(guān)頻率范圍取決于所述行星齒輪(這里也可以是其軸承)繞所述行星齒輪支架的旋轉(zhuǎn)頻率和所述軸承(軸承運動學(xué))的幾何形態(tài)，所述相關(guān)頻率范圍可以各自適于所述軸承。所述軸承(軸承運動學(xué))的幾何形態(tài)通常是已知的，所述旋轉(zhuǎn)頻率可以不費力的通過計算確定，所以所述相關(guān)頻率范圍可以很省力的且根據(jù)所述齒輪傳動裝置的實際運行條件被確定。

根據(jù)一些示范性實施例，所述傳感器設(shè)置在所述行星齒輪傳動裝置的環(huán)形齒輪上。這里所述單元包括另外一個傳感器，另外一個所述傳感器構(gòu)造成確定第一行星齒輪與所述傳感器在環(huán)形齒輪的固定位置基于行星齒輪架的旋轉(zhuǎn)軸的角度。這里所述信號處理裝置被配置成根據(jù)由另外一個傳感器、所述行星齒輪傳動裝置的幾何形態(tài)和行星齒輪架的旋轉(zhuǎn)頻率確定的所述角度確定所述行星齒輪與所述傳感器的相對速度。

所述傳感器在所述齒輪傳動裝置的環(huán)形齒輪上的分布表示為收集結(jié)構(gòu)噪聲可以簡單實現(xiàn)安裝，由于環(huán)形齒輪通常是固定的，且為相應(yīng)的傳感器提供足夠的空間。因此所述相對速度可以通過行星齒輪與傳感器之間的相對角位置通過計算毫不費力的確定。所述角度優(yōu)選基于所述行星齒輪支架的旋轉(zhuǎn)軸確定的角度。從很容易檢測的所述行星齒輪支架公轉(zhuǎn)的頻率，和所述齒輪傳動裝置已知的固定的幾何形態(tài)(如，所述環(huán)形齒輪、行星齒輪、中心齒輪、或齒輪的尺寸，或各個構(gòu)件的齒輪配給量)，在測量信號任何時間點，所述行星齒輪相對于所述傳感器的相對速度可以通過簡單的方式計算確定。

根據(jù)一些示范性實施例，所述相關(guān)頻率范圍包括所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率的二到二十倍的頻率。尤其是，所述相關(guān)頻率范圍包括所述行星齒輪繞所述行星齒輪支架的轉(zhuǎn)動頻率的二到十五倍、二到十倍、三到十倍、及四到九倍的頻率。用于頻率分析的所述相關(guān)頻率范圍被限制，所以分析工作通過上述標(biāo)準(zhǔn)將會將至最低。由于考慮到所述行星齒輪的當(dāng)前公轉(zhuǎn)頻率，所述行星齒輪的公轉(zhuǎn)速度的波動也有效地加以考慮。

附圖說明

下面參考包括的附圖，更加詳細的描述本發(fā)明優(yōu)選的示范性實施例。

圖1示出實施例中行星齒輪傳動裝置及用于支撐行星齒輪傳動裝置中行星齒輪的軸承的狀態(tài)監(jiān)測裝置的示意圖；

圖2示出經(jīng)過多普勒校正和未經(jīng)過多普勒校正的頻譜圖；

圖3示出測量信號和內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)的具有缺陷的外圈由測量信號產(chǎn)生的頻譜圖的例子；

圖4示出測量信號和內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)的具有缺陷的內(nèi)圈由測量信號產(chǎn)生的頻譜圖的例子；及

圖5示出了實施例中用于支撐行星齒輪傳動裝置中在行星齒輪架上的行星齒輪的軸承的狀態(tài)監(jiān)測方法。

具體實施方式

圖1中示出待監(jiān)測的行星齒輪傳動裝置1。行星齒輪傳動裝置1包括環(huán)形齒輪4和中心齒輪3。設(shè)置第一行星齒輪2a、第二行星齒輪2b和第三行星齒輪2c以接合環(huán)形齒輪4和中心齒輪3。行星齒輪2a、2b、2c中的每一個分別通過軸承(行星軸承)9a、9b、9c支撐在行星齒輪架5上。行星齒輪2a、2b、2c相對于環(huán)形齒輪4旋轉(zhuǎn)由此驅(qū)動中心齒輪3。

軸承9a、9b、9c從開始由于安裝不正確，或者在其使用過程中，具有或形成缺陷(defects)。例如，可能發(fā)生外圈缺陷或內(nèi)圈缺陷。這里它可以是，例如，在各自軸承座圈的滾道的表面附近形成材料斷裂(material fracture)或微裂縫(micro-fissure formation)。這些缺陷也被稱為點蝕(pittings)且隨損傷的進展可以發(fā)展到軸承的滾道的全面剝落。這些缺陷通過采用根據(jù)示范性實施例中的行星齒輪傳動裝置1的結(jié)構(gòu)噪聲的分析可以被識別或者監(jiān)控。

下面，為充分說明的目的，將對第一行星齒輪2a的檢測進行描述。然而，行星齒輪2a、2b、2c中的每一個都可以根據(jù)實施例監(jiān)測。本發(fā)明示范性實施例也不僅限于如圖1中所示的包括三個行星齒輪(以及因此至少三個行星軸承)的行星齒輪傳動裝置。而本發(fā)明示范性實施例可用于監(jiān)測具有任一數(shù)量行星齒輪(例如，2、3、4、5、6、8、10或更多個行星齒輪)的行星齒輪傳動裝置。

傳感器6設(shè)置在環(huán)形齒輪4的外圓周表面。這里傳感器6被配置成測量行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)噪聲。為此目的，傳感器6包括，例如，壓電轉(zhuǎn)換器，所述壓電轉(zhuǎn)換器配置成在傳感器的接觸表面(如，環(huán)形齒輪4的外圓周表面)將加速度轉(zhuǎn)換成電信號。可替代地或附加地，傳感器6還進一步包括傳聲器(如，MEMS(微機電系統(tǒng))傳聲器)以獲取(攔截或拾取)結(jié)構(gòu)噪聲。傳感器6固定地設(shè)置在環(huán)形齒輪4上，然而，這里傳感器6的位置不僅限于如圖1所示的12點鐘的位置(比喻成時鐘的可能位置)。而，傳感器6可設(shè)置在環(huán)形齒輪4的任意位置。產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)噪聲的數(shù)字測量信號由傳感器測得。這里，所述測量信號至少在一個采樣時間點具有采樣值。尤其是，所述測量信號在多個連續(xù)的采樣時間點分別具有采樣值。

傳感器6與信號處理裝置7連接，且提供所述數(shù)字測量信號給信號處理裝置7。在可替代實施例中，傳感器可以提供模擬測量信號給信號處理裝置，其中模擬測量信號通過信號處理裝置7轉(zhuǎn)換成數(shù)字測量信號(模-數(shù)轉(zhuǎn)換)。信號處理裝置7可以是，例如行星齒輪傳動裝置的檢測裝置的一部分。然而，信號處理裝置7也可以是一個單獨的單元。信號處理裝置7可以包括一個或多個計算單元，如，處理器或微處理器以處理測量信號或其他信號。尤其是，一個或多個計算單元配置成執(zhí)行一個或多個預(yù)定操作，其中預(yù)定操作可被提供，例如，以信號處理裝置7的外部或內(nèi)部存儲設(shè)備中的程序代碼的形式。

具體地，信號處理裝置7被配置為確定第一行星齒輪2a相對于傳感器的固定位置在采樣值時間點的相對速度。為此目的，該裝置包括另外一個傳感器8，其被構(gòu)造成確定所述第一行星齒輪2a與環(huán)形齒輪4上的固定位置之間圍繞所述行星齒輪架5的旋轉(zhuǎn)軸10所形成的角度α。例如，另外一個傳感器8可被設(shè)置為鍵相位傳感器或觸發(fā)器，檢測行星齒輪架5的旋轉(zhuǎn)軸10上控制點通過固定測量點的行程。

從已知的(固定的)的行星齒輪2a相對于控制點的位置和行星齒輪架5(轉(zhuǎn)軸10)的公轉(zhuǎn)速度或公轉(zhuǎn)頻率，可以確定每個采樣時間點，所述傳感器6和第一行星齒輪2a之間的相對角度α。已知行星齒輪架5的公轉(zhuǎn)頻率，利用行星齒輪傳動裝置1的幾何形態(tài)(如，環(huán)形齒輪4，第一行星齒輪2a和中心齒輪3的尺寸)，所述信號處理裝置7可以確定第一行星齒輪2a相對于傳感器6的相對速度。例如，所述信號處理裝置7可以包括預(yù)先計算好的表格，其中，指定公轉(zhuǎn)頻率，可以獲得行星齒輪2a相對于傳感器6在不同角度α的相對速度。由于測量信號的采樣值的采樣時間點，所述信號處理裝置7可以從角度α和該角度α的相對速度(表格中存儲的)確定第一行星齒輪2a相對于傳感器6的相對速度，具有很少的計算工作量?；蛘撸鲂盘柼幚硌b置7也可以計算所有采樣時間點的相對速度，如，不需要表格。

信號處理裝置7還進一步配置成確定校正測量信號。為此目的，信號處理裝置確定測量信號的采樣值的校正采樣時間點。這里的校正采樣時間點相對于采樣時間點的偏移取決于相對速度。

例如，校正采樣時間點落在，在時間上在第一相對速度的采樣時間點之前，如果第一相對速度表示行星齒輪2a離開傳感器6的固定位置。校正采樣時間點落在，在時間上在第二相對速度的采樣時間點之后，如果第二相對速度表示行星齒輪2a移向傳感器6的固定位置的運動。頻率的偏移是多普勒效應(yīng)引起的，其中頻率的偏移是在時間范圍內(nèi)改變周期長度表達的，可以有效的校正或者通過校正采樣時間點相對于采樣時間點選擇偏移來補償。在頻譜中，這對應(yīng)于根據(jù)下式的多普勒頻移：

其中f_corr表示多普勒效應(yīng)校正的頻率，f_doppler表示多普勒頻移，v_rel表示第一行星齒輪2a相對于傳感器6的固定位置的相對速度，c表示在行星齒輪傳動裝置1的聲音傳播速度。

信號處理裝置7進一步配置成確定校正測量信號的包絡(luò)曲線信號(envelope-curve signal)。包絡(luò)曲線信號表示校正測量信號的包絡(luò)。具體地，包絡(luò)曲線信號的形成包括所述校正測量信號的帶通濾波(band-pass filtering)、帶通濾波信號的整流(rectifying)、整流信號的低通濾波(low-pass filtering)。行星齒輪傳動裝置1的固有頻率可以由包絡(luò)曲線有效地濾掉。由此包絡(luò)曲線信號使得有可能在頻譜提取頻率分量，其中頻率分量是由第一軸承9a的軸承損傷引起的。

此外，信號處理裝置7被配置成確定所述包絡(luò)曲線信號的頻譜(包絡(luò)曲線頻譜envelope-curve spectrum)。為此目的，信號處理裝置7可以用，如傅里葉變換的數(shù)學(xué)方法處理包絡(luò)曲線信號。從頻譜中，信號處理裝置7可以通過至少一個光譜在相關(guān)頻率范圍內(nèi)的比較識別第一軸承9a的軸承損傷。這里所述相關(guān)頻率范圍由第一行星齒輪2a繞行星齒輪支架5的轉(zhuǎn)動頻率和第一軸承9a的的幾何形態(tài)(軸承運動學(xué)bearing kinematics)確定。具體地，所述相關(guān)頻率范圍可以包括第一行星齒輪2a繞行星齒輪支架5的轉(zhuǎn)動頻率的三到十倍的頻率或四到九倍的頻率。用于頻率分析的所述相關(guān)頻率范圍可以有效的限制，且由此信號處理裝置7的計算工作通過上述標(biāo)準(zhǔn)將會將至最低。

信號處理裝置7可進一步配置成在頻譜相關(guān)頻率范圍內(nèi)確定峰的個數(shù)。對于一個或多個(特別是全部)峰，信號處理裝置可確定表征的峰的振幅和頻率。從數(shù)量中，振幅(如，強度)和存在的頻率分量的(頻率)位置的結(jié)論可以通過軸承中損傷的具體類型得到，因為不同的軸承損傷類型在頻譜中各自生成典型的分量。因此可確定損傷頻率的樣式。

具體地，信號處理裝置7可以被配置成確定每個連續(xù)的時間點的頻譜，確定一系列，如，振幅、位置(表征頻率)和發(fā)生頻率分量(峰)的個數(shù)的變化。通過確定連續(xù)時間點的頻譜，可觀察第一軸承9a的損傷的發(fā)展。例如，軸承損傷可以表達自己通過：缺陷頻率的最初的小振幅，隨著損傷程度的增加，其強度增加。這可以適用，例如，在第一軸承9a的滾道的點蝕。缺陷頻率的幅度下降，變成噪聲。因此監(jiān)測個數(shù)，強度(振幅)和頻率分量的個數(shù)，可以實現(xiàn)很準(zhǔn)確的確定第一軸承9a的損傷的發(fā)展程度。因此，可以準(zhǔn)確聲明軸承9a剩余使用壽命或者采取應(yīng)該采取的措施(如，更換軸承9a)。

圖2的上半部分示出，經(jīng)過多普勒校正的頻譜圖21，所述頻譜圖21根據(jù)示范性實施例中的測量信號得到。這里，橫坐標(biāo)表示以赫茲(Hz)為單位的頻率，而縱坐標(biāo)表示相關(guān)頻率范圍內(nèi)的信號的任何單位的振幅。在頻譜21中，三個窄帶，幾乎是線性的峰在大約1850赫茲，2000赫茲，2150赫茲處識別。該峰具有的最大振幅大約在0.4到0.9之間。

用于比較，圖2的下半部分示出未經(jīng)過多普勒校正的頻譜圖22。.頻譜22也有三個峰，其中心頻率落在約1850赫茲，2000赫茲，2150赫茲。然而，與經(jīng)過多普勒校正的頻譜21狹窄的峰相反的是，未經(jīng)過普勒校正的頻譜22的峰大大加寬，即，它們各自延伸在較大的頻率范圍。此外，未經(jīng)過普勒校正的頻譜22的最大振幅大約在0.075到0.25之間，與經(jīng)過多普勒校正的頻譜21的最大振幅相比大大降低。

如上所述，峰的加寬是由行星齒輪的相對運動引起的多普勒效應(yīng)的結(jié)果。由于多普勒效應(yīng)具有高振幅的窄峰去除形成大大降低振幅的寬峰。圖2所示頻譜圖中所示的頻譜是理想的光譜，其中沒有體現(xiàn)背景噪聲。然而，在實際的頻譜中，背景噪聲總是被考慮，因此，未經(jīng)過多普勒校正的頻譜的降低的信號振幅可能更低，這樣他們與背景噪聲只是分離困難，或者根本分不開。因此，用于支撐行星齒輪架上行星齒輪傳動裝置的行星齒輪的軸承的狀態(tài)監(jiān)測變得更加困難或不能實現(xiàn)。這個問題可以通過實施例中的多普勒校正避免，且可以確?？煽康臓顟B(tài)監(jiān)測。

圖3示出，軸承9a、9b、9b的外圈缺陷30的測量信號的時間進程，及由此產(chǎn)生的頻譜的示例圖。

這里，在圖3中，示出如下情況：其中所述軸承9a、9b、9c的外圈31是固定的，內(nèi)圈32通過滾動體33與外圈31相對轉(zhuǎn)動。這里外圈31有外圈缺陷30。

作為上述外圈缺陷30可以是，例如，在軸承9a、9b、9c外圈滾道表面附近形成的材料斷裂或微裂縫。外圈缺陷30位于在軸承9a、9b、9c負載區(qū)的區(qū)域。

在圖3的上部區(qū)域中所示測量信號的時間進程中規(guī)律發(fā)生的信號振幅的偏離被識別。偏離的規(guī)律性由滾動體33規(guī)律性的滾壓外圈缺陷30產(chǎn)生的。

在圖3的下部區(qū)域中所示的頻譜，因此包括除背景噪聲外均勻間隔開的峰(1至8)。峰由外環(huán)缺陷30產(chǎn)生，例如，在包括軸承9a、9b、9c旋轉(zhuǎn)頻率的四到八倍頻率范圍內(nèi)。

圖4示出，軸承9a、9b、9b的內(nèi)圈缺陷40的測量信號的時間進程，及由此產(chǎn)生的頻譜的示例圖。

這里，在圖4中示出如下情況與圖3相同，然而軸承9a、9b、9c的內(nèi)圈32有內(nèi)圈缺陷40，外圈31沒有缺陷。

相應(yīng)地，在圖4的上部區(qū)域，示出測量信號的時間進程，識別出的是內(nèi)圈缺陷40沒有向圖3中發(fā)生的信號振幅的規(guī)律性偏離。而高信號振幅僅發(fā)生在內(nèi)圈缺陷40由于內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)經(jīng)過負載區(qū)時。內(nèi)圈缺陷40實際上由軸承的旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)整。信號的小振幅進一步的偏離發(fā)生是由內(nèi)圈缺陷被滾動體33滾壓的結(jié)果。

圖4中下部區(qū)域示出的頻譜中，4個峰(1到8)及峰的邊帶被識別。峰由內(nèi)圈缺陷40產(chǎn)生，例如，在包括軸承9a、9b、9c旋轉(zhuǎn)頻率的五到九倍頻率范圍內(nèi)。

通過分析實施例中測量信號中獲得的頻譜(如圖3和圖4)的數(shù)量、位置、強度和峰的變化，可以做出關(guān)于軸承9a,9b,9c損傷的可靠的聲明。在此基礎(chǔ)上可以決定進一步的措施，例如，更換軸承。

圖5示出了用于支撐行星齒輪架上行星齒輪傳動裝置的行星齒輪的軸承的狀態(tài)監(jiān)測方法的示范性實施例。

方法500包括：步驟510，在行星齒輪傳動裝置的固定位置處測量行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)噪聲，用以產(chǎn)生數(shù)字測量信號，所述測量信號在至少一個采樣時間點具有采樣值。進一步，方法500包括：步驟520，確定行星齒輪相對于固定位置在采樣時間點的相對速度。方法500進一步的步驟包括：步驟530，確定校正測量信號，所述校正測量信號包括在校正采樣時間點的采樣值，校正采樣時間點相對于采樣時間點的偏移取決于相對速度。方法500進一步包括：步驟540，基于校正測量信號形成包絡(luò)曲線信號，和步驟550，確定包絡(luò)曲線信號的頻譜。方法500進一步包括：步驟560，將所述頻譜與相關(guān)頻率范圍內(nèi)的至少一個參考頻譜比較。相關(guān)頻率范圍可以具體由行星齒輪繞行星齒輪架的旋轉(zhuǎn)頻率和軸承的幾何形態(tài)確定。

如上在與一個或多個示范性實施例，已經(jīng)描述了該方法進一步的細節(jié)和步驟。該方法可以包括根據(jù)一個或多個先前描述的示范性實施例的一個或多個可選的特征。

參考標(biāo)記列表：

1 行星齒輪傳動裝置

2a 第一行星齒輪

2b 第二行星齒輪

2c 第三行星齒輪

3 中心齒輪

4 環(huán)形齒輪

5 行星齒輪架

6 傳感器

7 信號處理裝置

8 另外一個傳感器

9a 第一軸承

9b 第二軸承

9c 第三軸承

10 行星齒輪架的旋轉(zhuǎn)軸

21 經(jīng)過多普勒校正的頻譜

22 未經(jīng)過多普勒校正的頻譜

30 外圈缺陷

31 外圈

32 內(nèi)圈

33 滾動體

40 內(nèi)圈缺陷