行星齒輪減速器振動(dòng)信號(hào)特征與故障信號(hào)分析
行星齒輪減速器振動(dòng)信號(hào)特征
由于行星減速器傳動(dòng)系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的行星齒輪,振動(dòng)信號(hào)不僅包括太陽輪、行星齒輪、內(nèi)齒圈和行星齒輪架的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率,還包括它們之間的嚙合頻率。另外,上述頻率的倍頻與振動(dòng)信號(hào)的其他部分疊加。通常,傳感器安裝在齒圈上或連接到殼體上以收集振動(dòng)信號(hào)。嚙合點(diǎn)相對(duì)于太陽齒輪,行星齒輪和齒輪副的位置隨行星齒輪架的旋轉(zhuǎn)而變化,因此,改變了嚙合點(diǎn)與傳感器之間的振動(dòng)傳遞路徑。時(shí)變傳輸路徑對(duì)振動(dòng)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生幅度調(diào)制效應(yīng),進(jìn)一步增加了信號(hào)的復(fù)雜性??紤]到行星齒輪系統(tǒng)的這一特性,適用于不同結(jié)構(gòu)的行星齒輪減速器的振動(dòng)信號(hào)模型是進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者根據(jù)行星齒輪減速器的一些特點(diǎn)建立了相應(yīng)的信號(hào)模型和加工方法。
2009年,澳大利亞新南威爾士大學(xué)利用光譜峰度有效地提取故障特征,以解決傳統(tǒng)診斷方法無法診斷風(fēng)力渦輪機(jī)行星齒輪箱環(huán)形裂縫的問題。清華大學(xué)馮志鵬開展了對(duì)風(fēng)扇行星齒輪減速器分布式故障及局部故障系統(tǒng)的研究,詳細(xì)討論了行星齒輪系統(tǒng)中行分析了太陽星齒輪和內(nèi)齒輪環(huán)的失效機(jī)理,建立了相應(yīng)的信號(hào)模型,推導(dǎo)出相應(yīng)的計(jì)算公式。換句話說,行星齒輪系統(tǒng)故障診斷的故障特征頻率,建立了更完整的分析方法。但是,由于行星齒輪系統(tǒng)本身的復(fù)雜性,研究人員只采用簡(jiǎn)化的方法對(duì)其進(jìn)行研究,忽略了許多特征,只是在某一點(diǎn)上進(jìn)行分析,沒有形成完整的系統(tǒng)診斷方法。此外,只有嚴(yán)重的齒輪失效(嚴(yán)重磨損、斷齒等)才能識(shí)別出早期的失效信號(hào)。
行星齒輪減速器故障信號(hào)分析方法
根據(jù)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),測(cè)量信號(hào)通常包含多個(gè)頻率分量。如何分離故障信號(hào),識(shí)別障礙類型是解決這一問題的關(guān)鍵。馮志鵬等人提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和行星減速器振動(dòng)信號(hào)調(diào)幅特性的頻率解調(diào)分析方法,提出了基本模態(tài)函數(shù)的選取原則。分析中應(yīng)考慮齒輪嚙合的瞬時(shí)影響因素以及齒輪剛度和相變的影響。在目前的行星齒輪系統(tǒng)中,多級(jí)行星齒輪減速器經(jīng)常用于非常重要的場(chǎng)合,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此,在齒輪故障診斷中,有必要將基于實(shí)時(shí)信號(hào)處理的時(shí)域同步平均法與現(xiàn)代信號(hào)采集技術(shù)相結(jié)合,以提高信號(hào)的實(shí)時(shí)性,進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷有效的檢測(cè)。為了提高行星齒輪系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,需要采取多種方法。