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，進一步增加了信號的復雜性?？紤]到行星齒輪系統(tǒng)的這一特性，適用于不同結(jié)構的行星齒輪減速器的振動信號模型是進一步分析的基礎。國內(nèi)外許多學者根據(jù)行星齒輪減速器的一些特點建立了相應的信號模型和加工方法。
2009年，澳大利亞新南威爾士大學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力渦輪機行星齒輪箱環(huán)形裂縫的問題。清華大學馮志鵬開展了對風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)的失效機理，建立了相應的信號模型，推導出相應的計算公式。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)本身的復雜性，研究人員只采用簡化的方法對其進行研究，忽略了許多特征，只是在某一點上進行分析，沒有形成完整的系統(tǒng)診斷方法。此外，只有嚴重的齒輪失效（嚴重磨損、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鍵。馮志鵬等人提出了一種基于經(jīng)驗模態(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)構比較復雜。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)代信號采集技術相結(jié)合，以提高信號的實時性，進行實時診斷有效的檢測。為了提高行星齒輪系統(tǒng)故障預測的準確性，需要采取多種方法。
