基于传动机理分析的行星齿轮箱振动信号仿真及其故障诊断

摘要

行星齿轮传动结构一般由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等组成,相比定轴齿轮传动,其结构更加复杂。行星齿轮箱中,多对齿轮啮合引起的振动相互叠加、各啮合点与传感器之间的传递路径周期性变化等特点使其故障诊断比定轴齿轮箱难度更大。为了准确诊断行星齿轮箱故障,分析其传动机理、建立振动信号仿真模型尤为重要。针对这一需求,将行星齿轮箱内部的多个啮合'分而治之',分析每个啮合成分的传递路径,综合考虑各啮合成分之间的相位差,建立行星齿轮箱的振动信号仿真模型,得到了不同齿轮故障时的振动响应信号,通过对比正常与故障信号的不同特点,实现行星齿轮箱的故障诊断。该模型的优势在于综合考虑了行星齿轮箱内部的多对啮合以及它们之间的相位关系、行星轮公转引起的时变传递路径以及齿轮故障时的调制等因素。为了验证该信号仿真模型,在行星齿轮箱试验台上采集了正常、太阳轮和行星轮局部故障的振动信号,与仿真模型的信号进行了分析比较,归纳了行星齿轮箱齿轮局部故障时的振动信号特点。