高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究.pdf

1、高速齒輪箱以其轉(zhuǎn)速高、噪音低、功率大而被廣泛應(yīng)用于各大機(jī)械行業(yè)中，是機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵部件之一。隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備不斷向高速、重載、高效等方面發(fā)展，高速齒輪箱的性能對(duì)生產(chǎn)制造和工程應(yīng)用的影響也越來越大。因此，大力發(fā)展和研究有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)顯得尤為重要，在提高設(shè)備的運(yùn)行效率、設(shè)備安全性能、降低設(shè)備維護(hù)成本上具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值。因此，本文以高速齒輪箱為研究對(duì)象，對(duì)其性能監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷方法進(jìn)行研究，構(gòu)建高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)與故

2、障診斷系統(tǒng)。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1)針對(duì)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)中蘊(yùn)含大量狀態(tài)信息難以有效提取的問題，運(yùn)用小波包變換對(duì)原始振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行降噪及特征能量提取，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)齒輪箱故障分類。針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)值的問題，提出利用簡(jiǎn)單、易行的質(zhì)心粒子群算法對(duì)其權(quán)值和偏置進(jìn)行優(yōu)化。通過齒輪箱故障模擬實(shí)驗(yàn)，分別將該方法與基本粒子群算法、遺傳算法等進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明該方法可以有效提高分類效率和準(zhǔn)確率。<

3、br>　　2)針對(duì)目前非線性、非平穩(wěn)信號(hào)處理方法的不足，提出了基于變分模態(tài)分解(VMD)的自適應(yīng)形態(tài)學(xué)的特征提取方法。首先利用VMD將目標(biāo)信號(hào)分解為有限個(gè)模態(tài)信號(hào)，依據(jù)互信息法提取與原始信號(hào)相關(guān)的模態(tài)信號(hào)，將其進(jìn)行求和重構(gòu);然后通過構(gòu)建的改進(jìn)廣義形態(tài)學(xué)濾波器對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行降噪處理，提取出故障信號(hào)中的特征頻率。針對(duì)形態(tài)學(xué)固有統(tǒng)計(jì)偏移和最佳結(jié)構(gòu)元素選擇問題，利用粒子群算法來優(yōu)化改進(jìn)的廣義形態(tài)學(xué)濾波器，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波。將該方法應(yīng)用在數(shù)字仿真實(shí)

4、驗(yàn)和滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈故障實(shí)驗(yàn)中，并將其與基于EMD的自適應(yīng)形態(tài)學(xué)和傳統(tǒng)的包絡(luò)解調(diào)方法進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明基于VMD的自適應(yīng)形態(tài)學(xué)可以有效提取出故障的特征頻率。
　　3)搭建高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)平臺(tái)。分析和比較了常見的幾種齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，選擇功率開放式結(jié)構(gòu)搭建高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)平臺(tái);以數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)為平臺(tái)，搭建信號(hào)采集系統(tǒng);高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)平臺(tái)的搭建為其性能監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)研究提供了平臺(tái)。
　　4)基于高速齒輪箱性能監(jiān)測(cè)平

5、臺(tái)、故障特征提取方法與故障模式識(shí)別模型的研究，利用MATLAB與LabVIEW混合編程對(duì)性能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)比和研究了幾種常用的MATLAB與LabVIEW混合編程方法，選擇基于COM組件技術(shù)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì);根據(jù)性能監(jiān)測(cè)與故障診斷的需求，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集、振動(dòng)信號(hào)分析、故障特征提取、故障智能診斷、軸心軌跡分析等模塊;該軟件可以為實(shí)際工程應(yīng)用提供平臺(tái)。
　　5)通過高速齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)和故障實(shí)例分析對(duì)性能監(jiān)測(cè)與故障