齿轮故障诊断方法及故障诊断试验台研究

摘要

齿轮传动是最主要的机械传动方式，齿轮失效是诱发机器故障的重要原因。齿轮运行状态的在线监测和故障诊断，对于降低设备维修费用、防止突发性事故具有重要的实际意义，并得到了广泛的重视和研究。对齿轮振动信号进行分析和处理，以判断齿轮的运行状况，是目前齿轮故障诊断的最主要方法。
　　小波分析法是分析非平稳信号的有效方法，能够较准确地判断信号的瞬时波动，因而在故障诊断中得到成功的应用。本文设计了齿轮故障诊断实验台，并将连续小波变换应用于齿轮故障诊断中，具体的工作如下：
　　1、设计了一种电能回送式齿轮故障诊断实验台。即由电动机拖动传动装置带动发电机发电，发出的电能回输电网,完成能量封闭，有利于进行齿轮故障诊断疲劳试验。首先将工频为50Hz的交流电输入变频器，电流经过变频器转变成频率和电压都可调的交流电。电动机接通电源，带动发电机转动。发出的电通过励磁调节，等相序、频率、相位和电压达到一致时，将发电机产生的交流电回送到电网，并通过变频器输送到驱动电机，形成了电量回送，能量封闭，对齿轮故障诊断研究有一定的意义。
　　2、将小波方法应用于齿轮啮合残余信号，进行变载荷齿轮故障诊断。变载荷会影响齿轮振动信号，而传统的齿轮振动信号处理方法都是假设振动信号只会在齿轮箱恶化的时候受影响。提出了基于Morlet小波的连续复小波变换。首先计算齿轮振动信号的时域同步平均，然后将时域同步平均信号除去主要振动啮合频率成分，剩下部分就是齿轮振动残余信号，它对交替变化的负载不太敏感。最后对时域同步平均信号及齿轮振动残余信号进行连续复小波变换，由于小波变换的幅值谱对变化的负载不敏感的特性，用它可以有效评估齿轮的故障。
　　同时，对信号进行时域统计特征参数分析、频谱分析及细化谱分析，结果表明不能很好得进行齿轮故障诊断。
　　3、通过对齿轮全寿命周期故障诊断试验，验证了所提出的齿轮故障诊断方法的有效性。

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目录

第1章 绪论

1.1齿轮故障诊断的研究意义

1.2齿轮故障诊断研究现状

1.3论文的主要内容

1.4本章小结

第2章 齿轮故障诊断方法

2.1 齿轮的振动机理

2.2常见的齿轮故障及其原因

2.3齿轮故障诊断方法

2.4 基于小波变换的齿轮振动信号分析

2.5 本章小结

第3章 电能回送式齿轮故障诊断试验台设计

3.1试验台总体结构

3.2试验台硬件选择

3.3试验台软件系统

3.4试验台工作原理

3.5 本章小结

第4章 齿轮故障诊断方法应用

4.1齿轮故障诊断试验

4.2振动信号的时域统计特征及无量纲参数分析

4.3振动信号的频谱分析

4.4振动信号的细化谱分析

4.5基于小波变换的齿轮振动信号分析

4.6试验结论

4.7本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢