齒輪早期故障的局域強(qiáng)信號診斷方法研究.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)，憑借其傳動功率和速度范圍廣、傳動平穩(wěn)、傳動比精確、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中。然而，齒輪傳動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)工況復(fù)雜，一些關(guān)鍵設(shè)備齒輪箱長期工作在高速重載或高溫潮濕等極端環(huán)境下，容易產(chǎn)生故障。故障一旦發(fā)生，輕則降低系統(tǒng)效率，造成生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，重則引發(fā)事故，造成人員傷亡。利用狀態(tài)監(jiān)測方法在故障還未發(fā)生或早期故障時(shí)，對齒輪箱進(jìn)行故障診斷并采取相應(yīng)措施，保證其正常運(yùn)行，具有重要的實(shí)際意義。目前，基于廣域信號的振動加

2、速度分析是故障診斷的主要方法，但由于齒輪箱內(nèi)部激勵(lì)源與傳遞路徑復(fù)雜，廣域信號監(jiān)測方法獲取到的信號中故障特征往往較為微弱，診斷結(jié)果存在較大誤差。“局域強(qiáng)信號”概念的提出將信號測取的位置最大限度地靠近激勵(lì)源，有效提升了信噪比，為齒輪早期故障診斷提供了一條新途徑。本文基于局域強(qiáng)信號的獲取理念，設(shè)計(jì)并完善了包括傳感器選型與信號傳輸方案的局域強(qiáng)信號的獲取方法；根據(jù)局域強(qiáng)信號的組成特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了局域強(qiáng)信號的轉(zhuǎn)動與振動信息分離方法；針對采集信號的靈敏度

3、波動問題，提出了齒輪局域強(qiáng)信號的動態(tài)投影變換方法；針對轉(zhuǎn)速波動導(dǎo)致的信號非平穩(wěn)性問題，提出了適合局域強(qiáng)信號的角域重采樣方法；結(jié)合所提方法與傳統(tǒng)的譜分析，統(tǒng)計(jì)分析，將變換信號的倒階次譜峰值因子作為故障特征參數(shù)；通過齒輪箱臺架實(shí)驗(yàn)獲取的局域強(qiáng)信號數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所提方法的有效性，成功分離了不同程度的齒面剝落故障特征。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①基于局域強(qiáng)信號的獲取需求，選取了相應(yīng)的采集傳感器，針對齒輪與軸承設(shè)計(jì)了信號傳輸方案，通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)

4、了直齒輪局域強(qiáng)信號的獲取，對比分析了所測量的局域強(qiáng)信號與廣域信號的特點(diǎn)。②研究了濾波器相位響應(yīng)特性對局域強(qiáng)信號成分分離過程產(chǎn)生的影響，提出了對分離濾波器相位響應(yīng)的線性要求，基于等波紋逼近原則，利用Remez算法，設(shè)計(jì)了用于局域強(qiáng)信號同步分離的線性相位FIR高通與低通濾波器。③針對微型加速度傳感器采集局域強(qiáng)信號過程中的靈敏度周期性波動問題，提出了齒輪嚙合局域強(qiáng)信號的動態(tài)投影變換方法，進(jìn)一步放大了局域強(qiáng)信號中的微弱故障沖擊，抑制了靈敏度波動