風(fēng)電齒輪箱早期復(fù)合故障信息提取技術(shù)研究.pdf

1、隨著風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的可靠性要求越來(lái)越高，其故障診斷技術(shù)已經(jīng)成為該行業(yè)的第三產(chǎn)業(yè)。風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組中的關(guān)鍵組件，加強(qiáng)其狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷具有重要意義。風(fēng)電齒輪箱中行星齒輪傳動(dòng)部分故障發(fā)生頻率相對(duì)較高，由于其特殊的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)使其故障診斷要比傳統(tǒng)的定軸齒輪箱難度更大，如何有效提取這一部分的故障信息是一個(gè)重要的研究課題。為此，本文基于共振稀疏分解方法提取風(fēng)電齒輪箱的行星架軸承和行星齒輪的早期復(fù)合故障信息，取得了良好的效果。本

2、文選定研究對(duì)象的具體結(jié)構(gòu)為一級(jí)行星傳動(dòng)加二級(jí)定平行軸齒輪傳動(dòng)形式，并確定了故障類型為行星架軸承外圈剝落故障和行星齒輪局部剝落故障。根據(jù)齒輪箱的具體結(jié)構(gòu)，分析了行星架軸承外圈剝落故障和行星齒輪局部剝落故障的傳遞路徑，提出了符合故障信號(hào)傳遞路徑的二自由度振動(dòng)模型，并結(jié)合行星齒輪斷齒故障信號(hào)研究了故障沖擊響應(yīng)信號(hào)的時(shí)域波形特征。研究了行星架軸承和行星齒輪的局部故障信號(hào)的頻譜特征。分析了風(fēng)電齒輪箱振動(dòng)信號(hào)中包含的主要成分。
　　本文結(jié)合風(fēng)

3、電齒輪箱早期復(fù)合故障的時(shí)域波形特征，提出了基于共振稀疏分解的風(fēng)電齒輪箱早期復(fù)合故障信息提取方法。通過(guò)對(duì)共振稀疏分解各參數(shù)的詳細(xì)分析，研究了各參數(shù)對(duì)故障信息提取效果的影響。針對(duì)傳統(tǒng)共振稀疏分解方法中品質(zhì)因子和權(quán)重系數(shù)矩陣選擇上的不足，利用遺傳算法良好的全局尋優(yōu)特性，優(yōu)化高、低共振分量的品質(zhì)因子與權(quán)重系數(shù)矩陣。得到的最優(yōu)品質(zhì)因子充分考慮了早期復(fù)合故障的共振屬性差異，達(dá)到與行星架軸承外圈和行星齒輪早期復(fù)合故障沖擊響應(yīng)信號(hào)最佳的匹配效果。得到的

4、最優(yōu)權(quán)重系數(shù)矩陣有效地減少了故障信息的流失并避免了共振分量之間的耦合現(xiàn)象。最后，根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速變化情況，采用包絡(luò)分析或階次包絡(luò)分析處理包含著故障信息的高、低共振分量，反映早期復(fù)合故障信息的提取效果。在清華大學(xué)風(fēng)電齒輪箱故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證本文提出的方法，通過(guò)行星架軸承和行星齒輪早期復(fù)合故障信息提取實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了該方法的有效性。與傳統(tǒng)共振稀疏分解方法得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明本文提出的基于參數(shù)優(yōu)化的共振稀疏分解方法，不僅可以有效地避免傳統(tǒng)