基于階次分析技術(shù)的變工況行星齒輪箱故障診斷方法研究.pdf

1、行星齒輪箱的主要構(gòu)成部件有齒圈、太陽(yáng)輪、行星輪、中心轉(zhuǎn)軸以及行星軸承等，這些主要部件都被緊湊地安放在較小的箱體內(nèi)。這些緊湊獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得行星齒輪箱可以傳遞較大的力和功率，也使得行星齒輪箱在車(chē)輛、船舶、航空航天、風(fēng)電能源等領(lǐng)域被應(yīng)用廣泛。然而在實(shí)際工程中，惡劣時(shí)變的工作環(huán)境使得行星齒輪箱經(jīng)常承受動(dòng)態(tài)重載作用力，這將會(huì)導(dǎo)致行星齒輪箱產(chǎn)生零部件嚴(yán)重磨損、內(nèi)部齒輪和軸承發(fā)生故障等問(wèn)題，大大降低行星齒輪箱的使用效率。一旦行星齒輪箱產(chǎn)生損壞，

2、將會(huì)導(dǎo)致不可估量的人身、經(jīng)濟(jì)損失，因此針對(duì)服役在時(shí)變工作環(huán)境下的行星齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷具有重要意義。
　　由于異常復(fù)雜的行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)是限制行星齒輪箱故障診斷技術(shù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，因此如何有效地降低振動(dòng)信號(hào)的復(fù)雜度就成為一個(gè)重要的研究方向，這也是本文的研究課題。本文所涉及的降低行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)復(fù)雜度的方法分為兩種：一種是利用階次分析技術(shù)對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)整體進(jìn)行簡(jiǎn)化，其中計(jì)算階次分析方法和Vold

3、-Kalman階次分析方法被選取；另外一種是根據(jù)行星齒輪箱自身振動(dòng)信號(hào)的獨(dú)特構(gòu)成，只提取出振動(dòng)信號(hào)的相位信息進(jìn)行研究，從而降低振動(dòng)信號(hào)復(fù)雜度。綜上所述，本文應(yīng)用兩種行星齒輪箱非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)化方法，對(duì)時(shí)變工況下行星齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)展開(kāi)深入研究，論文的主要工作包括：
　　(1)為了解決Vold-Kalman階次分析方法的帶寬瓶頸問(wèn)題，本文利用計(jì)算階次圖譜和統(tǒng)計(jì)指標(biāo)作為輔助手段，對(duì)Vold-Kalman濾波器帶寬進(jìn)行篩選

4、優(yōu)選，提出了一種基于階次譜的Vold-Kalman濾波帶寬優(yōu)選方法。
　　(2)利用優(yōu)化帶寬后的Vold-Kalman階次分析方法與計(jì)算階次分析方法相結(jié)合，提出了一種基于階次分析方法的行星齒輪箱信號(hào)簡(jiǎn)化策略，對(duì)傳感器采集到的行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行整體的信號(hào)簡(jiǎn)化和相應(yīng)的特征提取。
　　(3)對(duì)行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)中的相位信息部分進(jìn)行深入研究。結(jié)合 Hilbert變換技術(shù)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)相位信息進(jìn)行提取，提出了一種基于余弦相位角信號(hào)的