行星齒輪減速器振動信號特征與故障信號分析
行星齒輪減速器振動信號特征
由于行星減速器傳動系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的行星齒輪，振動信號不僅包括太陽輪、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信號的其他部分疊加。通常，傳感器安裝在齒圈上或連接到殼體上以收集振動信號。嚙合點相對于太陽齒輪，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，改變了嚙合點與傳感器之間的振動傳遞路徑。時變傳輸路徑對振動測試信號產(chǎn)生幅度調(diào)制效應(yīng)，進(jìn)一步增加了信號的復(fù)雜性。考慮到行星齒輪系統(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信號模型是進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。國內(nèi)外許多學(xué)者根據(jù)行星齒輪減速器的一些特點建立了相應(yīng)的信號模型和加工方法。
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)的信號模型，推導(dǎo)出相應(yīng)的計算公式。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，研究人員只采用簡化的方法對其進(jìn)行研究，忽略了許多特征，只是在某一點上進(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）才能識別出早期的失效信號。
行星齒輪減速器故障信號分析方法
根據(jù)行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)特點，測量信號通常包含多個頻率分量。如何分離故障信號，識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?zāi)B(tài)分解和行星減速器振動信號調(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，多級行星齒輪減速器經(jīng)常用于非常重要的場合，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此，在齒輪故障診斷中，有必要將基于實時信號處理的時域同步平均法與現(xiàn)代信號采集技術(shù)相結(jié)合，以提高信號的實時性，進(jìn)行實時診斷有效的檢測。為了提高行星齒輪系統(tǒng)故障預(yù)測的準(zhǔn)確性，需要采取多種方法。
