1、齒輪箱中滾動軸承的故障診斷與分析申甲斌摘要齒輪箱中滾動軸承故障診斷具有技巧性,通過振動技術(shù)應(yīng)用特點的闡述以及實際案例的診斷分析,總結(jié)出判斷該故障應(yīng)注意有關(guān)事項.關(guān)鍵詞齒輪箱滾動軸承振動頻譜故障診斷中圖分類號m133.33文獻標(biāo)識碼B齒輪箱運行狀態(tài)往往直接影響到傳動設(shè)備能否正常工作。齒輪箱通常包含有齒輪、滾動軸承、軸等零部件。據(jù)資料統(tǒng)計,齒輪箱內(nèi)零部件失效情況中,齒輪和軸承的失效所占比重最大,分別為60%和19%v】。因此。齒輪箱故障診斷研究的重點是齒輪和軸承的失效機理與診斷方法。作為齒輪箱中滾動軸承的故障診斷,其具有一定的技巧性和特殊性,筆者根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗,從振動技術(shù)的診斷方法來對齒輪箱中滾動軸

2、承的故障診斷進行相關(guān)探討。一、振動檢測技術(shù)在齒輪箱中應(yīng)用的特點對齒輪箱的故障診斷,目前普遍采用的是基于振動技術(shù)的診斷方法,它通過提取齒輪箱軸承座上或齒輪箱殼體中J:部的振動信號,運用適當(dāng)?shù)男盘柼幚砑夹g(shù),分析町能出現(xiàn)的故障特征信息,以判斷發(fā)生故障性質(zhì)及部位。振動檢測技術(shù)是基于機械設(shè)備在動態(tài)下(包括正常和異常狀態(tài)都會產(chǎn)生振動這一事實,振動的強弱及其包含的主要頻率成分和故障的類型、程度、部位以及原因等有著密切的聯(lián)系。它可以檢測出人的感官和經(jīng)驗無法直接查出的故障因素,尤其是不明顯的潛在故障。齒輪箱中的軸、齒輪和軸承在工作時都會產(chǎn)生振動,若發(fā)生故障,其振動信號的能量分布和頻率成份將會發(fā)生變化,振動信號是

3、齒輪箱故障特征的載體。振動檢測技術(shù)中對于振動信號分析的方法通常有頻譜分析法、倒頻譜分析法、時域分析法、包絡(luò)分析法等。二、齒輪箱中滾動軸承故障的特點一般情況下,當(dāng)齒輪箱發(fā)生故障時,故障的特征頻率會大量出現(xiàn)諧波,同時其周邊會存在許多邊頻帶。由于引起故障的原因很多,許多故障的振動現(xiàn)象不是單一的,軸承故障特征頻率也會受到調(diào)制。當(dāng)齒輪箱滾動軸承出現(xiàn)故障時,在滾動體相對滾道旋轉(zhuǎn)過程中,常會產(chǎn)生有規(guī)律的沖擊,能量較大時,會激勵起軸承外圈固有頻率,形成以軸承外罔同有頻率為載波頻率,以軸承通過頻率為調(diào)制頻率的固有頻率調(diào)制振動現(xiàn)象。當(dāng)齒輪箱滾動軸承出現(xiàn)嚴(yán)重故障時,在齒輪振動頻段內(nèi)可能會出現(xiàn)較為明顯的故障特征頻率成

4、分。這些成分有時單獨出現(xiàn),有時表現(xiàn)為與齒輪振動成分交叉調(diào)制,出現(xiàn)和頻與差頻成分,和頻與差頻會隨其基本成分的改變而改變田。三、齒輪箱中滾動軸承故障診斷的難點1.確定齒輪箱中間傳動軸的轉(zhuǎn)速難齒輪箱通常具有多級結(jié)構(gòu),每級傳動產(chǎn)生不同的速比。一般情況下。齒輪箱廠家僅提供齒輪總速比,并不詳細(xì)提供每級傳動速比以及齒輪齒數(shù),這為準(zhǔn)確判斷中間傳動軸的軸承故障增加了難度。確定每根傳動軸的轉(zhuǎn)速,是正確分析判斷軸承故障的關(guān)鍵,因為軸承故障特征頻率是與軸承結(jié)構(gòu)尺寸及軸的轉(zhuǎn)速相關(guān)。軸承的結(jié)構(gòu)尺寸(滾子直徑、滾子分布圓直徑、接觸角以及軸承滾子數(shù)量等是內(nèi)在兇素,是由軸承制造商決定的。而轉(zhuǎn)速是屬外在因素,同一軸承在不同的轉(zhuǎn)速

5、上,軸承的故障特征頻率不同。2.確定頻譜中故障特征頻率成分難目前齒輪箱故障診斷方法是以箱體振動信號進行研究的,信號在傳遞過程中經(jīng)過的環(huán)節(jié)很多,例如齒輪信號傳遞會經(jīng)過以下環(huán)節(jié):齒輪軸軸承一軸承座一測點,這樣會導(dǎo)致部分信號在傳遞過程中衰減或受調(diào)制。另外,由于齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作條件多樣,箱內(nèi)多對齒輪和滾動軸承同時工作,頻率成分多且復(fù)雜,各種干擾較大。所以傳感器所提取的振動信號中,各信號頻率雜、多且不易區(qū)分,確定其中某故障特征頻率就存在一定難度。滾動軸承故障產(chǎn)生的振動信號能量要比齒輪或軸系故障產(chǎn)生的振動能量小,其故障信號很容易被淹沒在其他振動信號中,故障特征更不明顯,這為確定軸承故障特征頻率增加了很

6、大難度。四、齒輪箱中滾動軸承故障診斷實例采用SKF振動檢測技術(shù),Vemion3.1.2版本分析軟件,結(jié)合振動頻譜圖、時域圖、加速度包絡(luò)圖等,對齒輪箱中滾動軸承故障進行仔細(xì)的分析診斷。例l漿板四壓下輥傳動齒輪箱診斷齒輪箱型號H3SHIOB(FLENDER,齒輪總速比1520.9/38= 40.023,結(jié)構(gòu)見圖l。該齒輪箱自20cr7年2月發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有周期噪聲,如同齒輪嚙合不良產(chǎn)生的周期沖擊。這之后,車間曾兩次計劃停機檢查齒輪箱,結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)齒輪明顯損傷。2007年11月現(xiàn)場噪聲越加尖銳,產(chǎn)生的高振動給產(chǎn)品質(zhì)量也帶來了一定影響。為進一步診斷產(chǎn)生該噪聲的根源并消除故障,11月11日對該齒輪箱進行了振

7、動數(shù)據(jù)采集并分析。設(shè)苗皇理與維置2008ll 團圖1H3SHl0B齒輪箱結(jié)構(gòu)圖輸出軸根據(jù)齒輪箱結(jié)構(gòu)圖,分別對每根軸上的軸承所在位置從水平、垂直和軸向設(shè)置了測點。從資料上查閱出了每根軸上的軸承型號,以SKF作參考廠家計算出每個軸承的故障特征頻率,見表l。表1H3SHl0B齒輪箱內(nèi)軸承故障特征頻率表Hz軸承故障特征頻率/Hz軸軸承型號軸承外罔軸承內(nèi)罔滾動體保持架輸入軸302138.08497jq10.9l靳3.168By,0.425新中間軸I323126.56395f29.436A2.62仍0.41%中間軸32317B7.661劬10.33釃3.08967fi0.425夠輸出軸32034X13.1

8、28f,15.87l鞔5.0229f40.4527fi 、正、五、.序一所在軸轉(zhuǎn)速頻率根據(jù)漿板車速推算出齒輪箱輸入軸轉(zhuǎn)速在1419r/min,即輸入軸轉(zhuǎn)頻f。=23.65Hz。分析輸入軸的振動速度頻譜,發(fā)現(xiàn)頻譜中有非常明顯的110.9Hz的異常頻率及其諧波(圖2,并有大量邊頻帶。頻率塞110.9Hz-4.69(輸入軸轉(zhuǎn)頻倍數(shù)x23.65Hz(輸入軸轉(zhuǎn)頻。該諧波不像是齒輪的嚙合頻率,很町能是某軸承的故障特征頻率。假定該異常頻率為軸承故障特征頻率,從諧波周圍可計算出11.72Hz的邊頻帶。因資料中只提供了該齒輪箱的總速比為40.023,不能一一確定每根軸的實際轉(zhuǎn)速,這就需要從頻譜中捕捉軸轉(zhuǎn)速信息。

9、分析中間軸I振動速度頻譜,頻譜中有明顯的鋤11.72Hz的頻率,特別在時域圖(圖3中捕捉到了11.72Hz的高強度脈沖。因為中間軸I的轉(zhuǎn)頻是11.72Hz,即703dmin。這樣頻譜中的110.9Hz的頻率將變?yōu)?10.9Hz=9.47(中間軸I轉(zhuǎn)頻倍數(shù)×11.72Hz(中間軸1轉(zhuǎn)頻。對照H3SHIOB齒輪箱內(nèi)軸承故障特征頻率表,發(fā)現(xiàn)中間軸I軸承32312的內(nèi)圈故障特征頻率9.436x11.72Hz(此時A=11.72Hz與頻譜中的9.47x11.72Hz非常接近。在系統(tǒng)中輸入置32312軸承內(nèi)圈故障特征頻率,頻譜中的110.9Hz的頻率就是軸承32312的內(nèi)圈故障特征頻率(圖4。經(jīng)

10、過上面數(shù)據(jù)的分析判斷,并結(jié)合以往停機檢查囝設(shè)置管理與維笛2008Nail的結(jié)果,可確診該齒輪箱中間軸I軸承32312存在嚴(yán)重?fù)p傷。齒輪箱內(nèi)所發(fā)出的周期性異常噪聲很可能是軸承損壞引起齒輪嚙合不良產(chǎn)生的。2007年12月13日計劃停機更換軸承。拆下的32312軸承內(nèi)圈1800范圍嚴(yán)重剝落,軸承滾動體研磨,外圈麻點疲勞磨損。更換軸承開機后的第二天檢測,發(fā)現(xiàn)振動頻譜中原軸承故障特征頻率消失,振動速度值降低(圖5o現(xiàn)場周期性異常噪聲也隨之消除,運行狀態(tài)良好,產(chǎn)品質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn)。例2紙板25傳動齒輪箱診斷。齒輪箱型號H2SH04B(nENDER,齒輪總速比1633.4/192.5=8485,結(jié)構(gòu)見圖6。2

11、007年12月車間紙機開始提速。12月16日巡檢25傳動齒輪箱,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場噪聲大,齒輪箱振動明顯。12月17日采集振動數(shù)據(jù)并分析診斷。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖分別對i根軸上軸承所在位置從水平、垂直和軸向設(shè)置了測點。從資料上查閱出了每根軸上的軸承型號,以SKF作參考廠家計算出每個軸承的故障特征頻率,見表2。根據(jù)紙機車速推算出齒輪輸入軸轉(zhuǎn)速1527.5r/min,即輸入軸轉(zhuǎn)頻A=25.46Hz。分析輸入軸加速度包絡(luò)頻譜。其加速度包絡(luò)非常高,基本在30多gE(SKF加速度包絡(luò)單位。包絡(luò)頻譜中有非常明顯的249.2Hz異常頻率及其諧波,并有6.094Hz的邊頻帶(圖7,頻率249.2Hz=9.79(輸入軸轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)x

12、25.46Hz(輸入軸轉(zhuǎn)頻。這與33110軸承外圈故障特征頻率很接近。時域圖.謄。I客110.9Hj寸m。山血L.。山.。J圖2輸入軸振動速度頻譜圖(2007一ll11k¨鬣ik血j|IL址兒】IIh.止jilIL JlIII虬。J|【lI.JlIIL r1f!fr影l(fā)Ir甲下礦1f|r礦丌甲丌甲曠O o.5l圖3中間軸I時域圖(200711-11三i置。.。山.|。.血.“。址乙么一.1-lz圖4中間軸I振動頻譜圖(200711-11圖5中間軸I振動頻譜圖(20071214圖6H2SH04B齒輪箱結(jié)構(gòu)圖輸出軸表2H2SH04B齒輪箱內(nèi)軸承故障特征頻率表Hz樣頻譜中249.2Hz的頻

13、率在中間軸上將表現(xiàn)為:249.2Hz=39.88(中間軸轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)x6.25Hz(中問軸轉(zhuǎn)頻,這與中間軸軸承故障特征頻率相籌很遠(yuǎn)。同樣,根據(jù)速比可計算m最后輸出軸的轉(zhuǎn)頻為3Hz,這與該軸上的軸承故障特征頻率也不符。鑒于以上分析,在系統(tǒng)中輸入33110軸承外罔故障特征頻率,頻譜中的249.2Hz的頻率就是軸承33110的外圈故障特征頻率。最后診斷齒輪箱輸入軸卜-的33110軸承外圈嚴(yán)重?fù)p傷。2008年1月7目計劃停機更換33110軸承。拆下的軸承外圈負(fù)荷區(qū)研磨,并有明顯的滾子壓痕。更換軸承開機后的第三天檢測,發(fā)現(xiàn)振動頻譜中軸承故障特征頻率消失,加速度包絡(luò)值大幅降低(圖9。現(xiàn)場異常噪聲也隨之消失,

14、運行狀態(tài)良好。五、關(guān)于齒輪箱中滾動軸承故障診斷經(jīng)驗通過對齒輪箱故障的認(rèn)真研究,結(jié)合現(xiàn)場故障診斷經(jīng)驗,在對齒輪箱中滾動軸承診斷時,筆者總結(jié)出以下幾點需要注意的事項。1.清楚齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)及軸承故障特點軸承故障特征頻率軸軸承型號軸承外圈軸承內(nèi)圈滾動體保持架輸入軸331109.6507712.3492新33.87221奶0.43867圻巾問軸323(9B7.18175869.81824弘2.956694%0.4224562 302178.57083fi I1.42917.63.30086.60.428541.6輸出軸302159.059弘11.9408./;3.43376葫0.43139.6 以正、

15、卜所在軸轉(zhuǎn)速頻率要知道齒輪箱內(nèi)基本結(jié)構(gòu),比如齒輪是何種模式、傳動軸有幾根、每根軸上有哪些軸承和什么型號的軸承等。因為知道哪些軸和齒輪是高速重載,可以幫助確定測點的布置;知道電動機轉(zhuǎn)速和各傳動齒輪的齒數(shù)、傳動比,呵以幫助確定各傳動軸的轉(zhuǎn)頻、嚙合頻率;知道各軸承座等滾動軸承的型號,可以幫助確定各軸承的故障特征頻率。另外,還要清楚軸承故障的特點。一般情況F.齒輪嚙合頻率是齒輪數(shù)及轉(zhuǎn)頻的整倍數(shù),而軸承故障特征頻率卻不是轉(zhuǎn)頻的整倍數(shù)。清楚齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)及軸承故障特點,是lE確分析齒輪箱中滾動軸承故障的首要前提。圖7輸入軸加速度包絡(luò)頻譜圖(200712-178.o捆I防246.1Ilz毒羹i批減樅齜岫樅礎(chǔ)

16、。3如8扣一【氣i、r習(xí)F11晶圖8輸入軸時域圖(200712一t7上有約246.IHz的沖擊(圖8,該沖擊頻率與輸入軸頻譜中的249.2Hz頻率相近。分析中間軸頻譜,從頻譜上確定出軸的轉(zhuǎn)頻為6.25Hz。這2.盡可能在每根傳動軸所在的軸承座上測量振動在齒輪箱殼體上不同位置的測點,由于信號傳遞路徑不同。因而對同一激勵的響應(yīng)也有所差異。齒輪箱傳動軸所在的軸承座處對軸承的振動響應(yīng)比較敏感,此處設(shè)置監(jiān)測點可以較好地接收軸承振動信號,而殼體中上部比較靠近齒輪的嚙合點,便于監(jiān)測齒輪的其他故障。3.盡量從水平、垂直和軸向i個方向去測量振動測點的選擇要兼顧軸向、水平與垂直方向,不一定所有位置都要進行三個方向

17、的振動測量。如帶散熱片的齒輪箱,其輸入軸的測點就小方便檢測。甚至某些軸承設(shè)置在軸的中間位置,部分方向的振動也不方便測,此時可有選擇的設(shè)置測點方向。但重要的部位,一般要進行三個方向的振動測量,特別注意不要忽略軸向振動測量,因為齒輪箱內(nèi)很多故障都會引起軸向振動能量與頻率變化。另外,同一測點多組振動數(shù)據(jù)還可為分析判斷所在傳動軸轉(zhuǎn)速提供足夠的數(shù)據(jù)參考,并為進一步診斷出哪端的軸承故障更嚴(yán)重些而獲得更多的參數(shù)依據(jù)。設(shè)備管理與維俺2008lkb,l I 圜基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和VB程序的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷系統(tǒng)陰妍鮑久圣摘要以旋轉(zhuǎn)機械常見的質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中兩種故障狀態(tài)和正常運行狀態(tài)為例,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和VB程序構(gòu)建

18、了旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷軟件系統(tǒng)。利用一種基于小波包分解后的時域分析方法對旋轉(zhuǎn)機械振動信號進行特征提取,獲得了旋轉(zhuǎn)機械正常振動信號及質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中故障狀態(tài)振動信號的特征向量。借助MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,構(gòu)建了旋轉(zhuǎn)機械的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng),并用旋轉(zhuǎn)機械正常振動信號及質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中故障狀態(tài)振動信號的特征向量數(shù)據(jù)對診斷結(jié)果的正確性進行了測試,結(jié)果表明診斷正確率為88.9%。最后通過MATLAB的二次開發(fā)接口與VB程序進行交互,開發(fā)出具有良好人機界面的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷軟件,包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和故障診斷兩層界面。關(guān)鍵詞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷VB旋轉(zhuǎn)機械中圖分類號7IHl65文獻標(biāo)識碼A旋轉(zhuǎn)機械

19、故障種類通常有轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中、油膜渦動、動靜件摩擦、旋轉(zhuǎn)脫離、喘振等。旋轉(zhuǎn)機械故障診斷是一個復(fù)雜的問題,其故障具有相似性且非線性可分。故障與征兆的關(guān)系不很明確。受安裝、運行等因素的影響,具有較強的模糊性。常常是多故障同時發(fā)生、故障特征相互交織【11。人工神經(jīng)p呵絡(luò)具有較強的自學(xué)習(xí)能力,能夠解決非線性模式識別問題,因而在旋轉(zhuǎn)機械故障診斷中得到了廣泛應(yīng)用刪。MATLAB所提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱極大方便了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,而通過MATLAB的二次開發(fā)接口與VB進行交互,實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,則可將Windows風(fēng)格的應(yīng)用程序VB與運算功能強大的MATLAB結(jié)合起來,開發(fā)出具有良好人機界面的旋轉(zhuǎn)機械故

20、障診斷軟件。在此以旋轉(zhuǎn)機械常見的質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中兩種故障狀態(tài)和正常運行狀態(tài)這三種狀態(tài)為例,介紹基于VB和MATLAB構(gòu)建旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷軟件系統(tǒng)。一、旋轉(zhuǎn)機械振動信號的特征提取在旋轉(zhuǎn)機械故障診斷中,轉(zhuǎn)子的振動信號中含有反映轉(zhuǎn)子圖9輸入軸加速度包絡(luò)頻譜圖(2008-01-094.測量要兼顧高低頻段振動,選擇相應(yīng)的測最范圍和傳感器齒輪箱振動信號中包含有【司有頻率、傳動軸的旋轉(zhuǎn)頻率、齒輪的嚙合頻率、軸承故障特征頻率、邊頻族等成分,其頻帶較寬。對這種寬帶頻率成分的振動進行監(jiān)測與診斷時,一般情況下要按頻帶分級,然后根據(jù)不同的頻率范圍選擇相應(yīng)測饋范嗣和傳感器。如低頻段一般選用低頻加速度傳感器,中高

21、頻段可選用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器。5.最好在齒輪滿負(fù)荷狀態(tài)下測量振動滿負(fù)荷下測量齒輪箱振動,能夠較清晰地捕捉到故障信號。有時候.在低負(fù)荷時,部分軸承故障信號會被齒輪箱內(nèi)其它信號所淹沒,或者受其他信號調(diào)制而不容易發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然,在軸承故障比較嚴(yán)重時.在低負(fù)荷時,就是通過速度頻譜也是能夠清晰地捕捉到故障信號。6.分析數(shù)據(jù)時要兼顧頻譜圖與時域圖當(dāng)齒輪箱發(fā)生故障時。有時在頻譜圖上各故障特征的振動田設(shè)備置理與維售2008Nail幅值不會發(fā)生較大的變化,無法判斷故障的嚴(yán)重程度或中間傳動軸轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確值,但在時域圖中可通過沖擊頻率來分析故障是否明顯或所在傳動軸轉(zhuǎn)速是否正確。因此,要準(zhǔn)確確定每一傳動軸的轉(zhuǎn)速或者某一故障的

22、沖擊頻率,都需要將振動頻譜圖和時域圖兩者結(jié)合起來推斷。特別對異常諧波的邊頻族的頻率確定,更是離不開時域圖的輔助分析。7.注重邊頻帶頻率的分析對于轉(zhuǎn)速低、剛性大的設(shè)備,當(dāng)齒輪箱內(nèi)的軸承出現(xiàn)磨損時,往往軸承各故障特征頻率的振動幅值并不是很大,但是伴隨著軸承磨損故障的發(fā)展。軸承故障特征頻率的諧波會大量出現(xiàn),并且在這些頻率周圍會出現(xiàn)大量的邊頻帶。這些情況的出現(xiàn),表明軸承發(fā)生了嚴(yán)重的故障,需要及時更換。參考文獻1張輝.現(xiàn)代造紙機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷.北京,中國輕工業(yè)出版社, 24.122丁康等.齒輪及齒輪箱故障診斷實用技術(shù).北京,機械工業(yè)出版社, 20(5.5W.1122作者通聯(lián):山東亞太森博漿紙有限公

23、司維修中心預(yù)防維修山東日照市北京路369號276826Email:jiabin_shenaprilchina.conl(編輯王其 齒輪箱中滾動軸承的故障診斷與分析作者:申甲斌, Shen Jiabin作者單位:山東亞太森博漿紙有限公司維修中心,山東日照市北京路369號,276826刊名:設(shè)備管理與維修英文刊名:PLANT MAINTENANCE ENGINEERING年,卷(期:2008,""(11被引用次數(shù):0次參考文獻(2條1.張輝現(xiàn)代造紙機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 20042.丁康齒輪及齒輪箱故障診斷實用技術(shù) 2005相似文獻(10條1.期刊論文王平.廖明夫.WANG P

24、ing.LIAO Ming-fu齒輪箱中滾動軸承的故障診斷-航空動力學(xué)報2005,20(6提出了一種基于自適應(yīng)除噪技術(shù)(ANC和共振解調(diào)技術(shù)(DRT的齒輪箱中滾動軸承的故障診斷方法.該方法先后用同一傳感器和測量系統(tǒng)、在同一位置采集被診斷軸承在無故障時的振動信號和在狀態(tài)監(jiān)測過程中的振動信號,然后把這兩次拾取的信號分別作為自適應(yīng)除噪系統(tǒng)的參考輸入和主輸入進行除噪處理,最后用共振解調(diào)技術(shù)對除噪后的振動信號進行包絡(luò)解調(diào),實現(xiàn)齒輪箱中滾動軸承的故障診斷.實際應(yīng)用表明,該方法能夠從齒輪箱振動信號中剔除齒輪嚙合振動等背景噪聲,提高滾動軸承振動信號的信噪比,可以有效地診斷齒輪箱中滾動軸承的故障.2.學(xué)位論文雷

25、萍小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在齒輪箱軸承故障診斷中的應(yīng)用2009滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用最為廣泛的機械零件,也是最易損壞的元件之一。旋轉(zhuǎn)機械的許多故障都與滾動軸承有關(guān),軸承工作性能的好壞直接影響到與之相關(guān)聯(lián)的軸及安裝在轉(zhuǎn)軸上的齒輪乃至整臺機器設(shè)備的性能。其缺陷通常使設(shè)備產(chǎn)生異常的振動和噪聲,發(fā)展成故障就將造成設(shè)備損壞,甚至發(fā)生災(zāi)難性事故。因此,開展對滾動軸承的故障診斷具有很現(xiàn)實的意義。近年來,機械設(shè)備故障診斷技術(shù)在國內(nèi)外得到了較大的發(fā)展,在國民生產(chǎn)中起到了重要作用。本文在總結(jié)和汲取他人研究成果的基礎(chǔ)上,引入小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,有效地實現(xiàn)了齒輪箱滾動軸承故障診斷,主要研究內(nèi)容如下:本文以齒輪箱滾動軸承為研究

26、對象,基于齒輪箱滾動軸承的結(jié)構(gòu),振動機理等特點,對齒輪箱滾動軸承的故障成因,特征頻率等作了詳細(xì)的分析。通過對小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在齒輪箱滾動軸承故障診斷中應(yīng)用方法的研究,建立了以小波包為信號降噪和特征提取手段,以RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為故障模式識別的信號處理與故障診斷系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,在齒輪箱滾動軸承正常和外圈損傷兩種模式下,對滾動軸承振動信號進行了小波包降噪研究;運用“小波包能量”法提取信號特征,作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量,采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法,針對齒輪箱滾動軸承正常和外圈損傷兩種模式對網(wǎng)絡(luò)進行了訓(xùn)練和模式識別,并對模式識別的正確率進行了分析。通過仿真和實驗研究表明:小波包分析對齒輪箱滾動軸承微弱故

27、障信號進行降噪后,能明顯地提高信號的信噪比。把小波分析與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來,對齒輪箱滾動軸承進行故障診斷,能夠準(zhǔn)確識別出齒輪箱滾動軸承工作運行狀態(tài)中的異常現(xiàn)象;利用小波包頻域分解信號構(gòu)造的能量特征向量準(zhǔn)確地反映了齒輪箱滾動軸承振動信號頻域能量隨著狀態(tài)信息的變化而變化的情況;利用能量特征向量,小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以90%以上的準(zhǔn)確率完成從滾動軸承振動信號空間到滾動軸承故障狀態(tài)空間的非線性映射。3.期刊論文田廣.唐力偉.欒軍英.康海英.田昊.TIAN Guang.TANG LiWei.LUAN JunYing.KANG HaiYing.TIAN Hao 基于時頻分布的行星齒輪箱滾動軸承故障診斷研究-

28、機械強度2007,29(1齒輪箱滾動軸承缺陷的兩個主要特征不僅與頻率有關(guān),而且與時間有著密切的關(guān)系.如果單從時域或者頻域分析滾動軸承的故障信號,很難獲得故障信號的特征全貌.使用時間和頻率的聯(lián)合函數(shù)來表示信號,將聯(lián)合時頻分析引入滾動軸承的故障診斷,進行信號分析,會更符合實際.文中結(jié)合實例對行星齒輪箱滾動軸承的各種振動信號進行分析,結(jié)果表明,通過對信號作偽Wigner-Ville分布(pseudo-Wigner-Ville distribution,PWD,能形象、直觀地反映出軸承故障的時-頻域信息,而且對故障信息具有較強的判別能力,得到比較理想的診斷結(jié)果,為機械振動的非平穩(wěn)時變信號的分析提供了方

29、便可行的手段. 4.學(xué)位論文萬暢齒輪箱軸承故障診斷的時頻分析方法初步探討2007機械設(shè)備的診斷過程基本上可以分為三個步驟:第一是診斷信息的獲取;第二是故障特征提取;第三是狀態(tài)識別和故障診斷。診斷過程的關(guān)鍵是從動態(tài)信號中提取故障特征,信號處理是特征提取最常用的方法。工程中設(shè)備運行狀態(tài)的振動信號存在著大量的非平穩(wěn)動態(tài)信號,從工程中獲得的動態(tài)信號,它們的平穩(wěn)性是相對的、局部的,而非平穩(wěn)性是絕對的、廣泛的。時頻分析是研究非平穩(wěn)信號的有力工具。因此,本文探討時頻分析方法在齒輪箱滾動軸承外圈損傷故障診斷中應(yīng)用,對幾種主要的時頻分析方法進行了對比研究,總結(jié)它們的優(yōu)點及不足。本文針對基于振動信號分析的齒輪箱軸

30、承外圈損傷故障診斷所存在的問題,探索一套基于時頻分析方法的齒輪箱軸承故障診斷理論和方法,提出該類型故障的診斷依據(jù)和基于Hilbert-Huang變換的新診斷方法。全文結(jié)構(gòu)如下:第一章:介紹課題的來源,目的及意義。綜述了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷現(xiàn)狀。闡述了信號分析和時頻分析的意義。回顧了非平穩(wěn)信號的時頻分析方法。最后簡述了本文的研究內(nèi)容。第二章:論述了滾動軸承失效形式、滾動軸承振動信號的特點、齒輪箱滾動軸承故障的沖擊振動的產(chǎn)生和特點、齒輪箱振動沖擊的基本形式;介紹了齒輪箱滾動軸承故障試驗系統(tǒng)和參數(shù),并對實驗獲取的齒輪箱滾動軸承外圈損傷故障振動信號作了幅域統(tǒng)計和傅立葉幅值譜分析,結(jié)果表明對特征提取存

31、在明顯局限性。第三章:介紹數(shù)學(xué)預(yù)備和時頻分析的基本理論。第四章:對短時傅立葉變換(STFT、小波變換、Winger-Ville分布作了理論上的闡述。通過幾種主要的時頻分析工具在齒輪箱軸承外圈損傷故障診斷中的應(yīng)用,分析并歸納了這些時頻分析方法的局限性,總結(jié)了時頻分析的一般性問題。第五章:闡述了瞬時頻率的理論,并總結(jié)了對瞬時頻率的一般性認(rèn)識。第六章:引入建立在瞬時頻率理論基礎(chǔ)上的Hilbert-Huang變換(HHT。詳細(xì)的論述了HHT的主要依據(jù)、基本概念、基本方法、分析步驟、和相關(guān)改進算法;闡述了HHT的創(chuàng)新性。改進算法的Hilbert-Huang變換在齒輪箱滾動軸承外圈損傷故障振動信號分析中的

32、應(yīng)用表明,Hilbert邊際譜能有效的提取該類故障振動信號的故障特征。第七章:總結(jié)本文的工作和創(chuàng)新點。并指出了Hilbert-Huang變換需要完善和解決的問題。5.期刊論文張家凡齒輪箱中滾動軸承故障振動信號的提取-機械2007,34(7應(yīng)用一種自適應(yīng)濾波技術(shù),即自適應(yīng)譜線增強技術(shù)從齒輪箱的振動信號中提取滾動軸承故障振動信號.實例表明,該方法能夠有效地排除齒輪嚙合振動6.學(xué)位論文 楊皓 分形理論應(yīng)用于齒輪箱滾動軸承故障診斷的研究 2007 機械設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷問題在現(xiàn)代化生產(chǎn)中越來越受到重視，它具有很大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)。近幾年來，許多國內(nèi)外的學(xué)者對此 進行了大量研究，提出了故障

33、診斷的新方法、新技術(shù)，把分形理論應(yīng)用于機械系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域，是近年來國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的一個新動向。運用分形理論 ，不僅可以定性，而且可以定量地分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)對機械系統(tǒng)的故障診斷。 滾動軸承是齒輪箱中最常見的零部件，它的運行狀況直接影響到齒輪箱甚至整臺機器的功能。本文在分析滾動軸承振動機理的基礎(chǔ)上，總結(jié)了滾動 軸承的典型故障類型，詳細(xì)介紹了齒輪箱滾動軸承振動信號分析與故障診斷的方法，提出了對齒輪箱滾動軸承進行簡易診斷的基礎(chǔ)上再進行精密診斷的 方法。 基于分形理論，提出了網(wǎng)格維數(shù)的二進分形計算方法，編制網(wǎng)格維數(shù)的計算程序。對標(biāo)準(zhǔn)正弦信號和余弦信號進行計算，獲得了較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 然后提出

34、了采用短時分形維數(shù)為參量函數(shù)的分形濾波方法，對Weierstrass函數(shù)進行了分形濾波，結(jié)果表明分形濾波具有降噪和保持時域信號的雙重優(yōu)點 。 基于不同采樣周期的振動信號的網(wǎng)格維數(shù)，建立了根據(jù)維數(shù)距離識別系統(tǒng)故障的分形診斷方法，該方法在模擬算例中獲得了良好的識別結(jié)果。論文 以JZQ250型齒輪箱為研究對象，介紹了信號采集的實驗裝置和實驗?zāi)Ｐ停⒑喪隽藴y點的布置與選擇，對常見的滾動軸承進行了分形診斷，在時域上得 到了較為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。 分形診斷要求外界條件少，只要在時域內(nèi)診斷即可達到診斷目的，有良好的通用性和較為準(zhǔn)確地實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的判斷。 7.學(xué)位論文 陳岳良 分形在齒輪箱故障診斷中的應(yīng)用 2005 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中,機械設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷問題越來越受到重視,它具有很大的實用價值和經(jīng)濟價值.近幾年來,有許多國內(nèi)外學(xué)者對此進 行了很多研究,提出了故障診斷的新方法、新技術(shù),把分形