矿井设备齿轮与轴承故障的诊断基础及信号特征研究

应用齿轮振动和轴承振动的数学模型,对齿轮和轴承故障的诊断基础和信号特征进行研究,认为:齿轮和轴承不同形式的故障对应不同特点的振动信号,根据振动信号的时域和频谱特征可以得到特定的故障形式;齿轮发生故障时会在其频谱图中形成频率和幅值调制现象。     

高阶统计量在故障诊断中的应用研究

近年来,国内外有关轴承的研究表明,轴承的振动与噪声对机电设备的寿命有着重要的影响。其中,故障信号的提取是一个关键问题。在轴承、齿轮等零件的故障诊断中,常常应用包络分析提取冲击信号,但当信噪比很低及故障信息十分微弱时,包络分析往往也很难获得满意的结果。本文以轴承为对象,在提取包络信号的基础上,进一步计算包络信号的高阶统计量估计值,成功地将滚子故障和外圈故障等信号进行了分离,效果十分明显。     

精轧机齿轮座故障诊断研究

针对某精轧机齿轮座存在的振动值偏大问题,采用现场测试与振动信号时域、频域分析相结合的方法进行故障诊断。结果表明该齿轮座的齿轮及轴承均没有故障征兆存在,产生齿轮座振动值偏大的原因是减速机与齿轮座之间的接轴不平衡所致。     

齿轮箱故障诊断实例分析

针对某石化厂一台齿轮箱进行了基于振动信号的分析,应用FFT变换和包络解调等方法分析了齿轮箱的轴承及齿轮部分,分别采集了速度和加速度振动信号,通过分析,发现了齿轮发生严重磨损的故障,并开箱验证结果与诊断结果一致。     

齿轮-转子-轴承系统复合故障振动特性研究

针对齿轮-转子-轴承系统发生复合故障时齿轮副振动响应,结合齿轮副模型和滚子轴承模型,基于拉格朗日方程建立了36自由度的齿轮-转子-轴承系统耦合振型,设定齿轮副主动轮剥落和轴承表面损伤复合故障,研究了复合故障下齿轮副的振动响应。结果表明,在健康的齿轮-转子-轴承系统振动响应下,系统振动时域幅值较为均匀,振动频谱主要为轴承外圈特征频率和齿轮副啮合频率;当齿轮副发生剥落单故障时,系统振动频谱上出现啮合频率与转轴频率调制生成的边频带;当齿轮-转子-轴承系统发生复合故障时,系统振动时域上的振动幅值增大,振动愈加复杂,频域信号调制现象严重,而且调制生成的信号幅值增大,但在其振动频域上可以找到其故障频率以及调制生成的谐波频率,以此可以判断系统的故障类型。     

变速器状态监测及故障诊断方法

汽车变速箱是汽车的主要传动部件,准确地监测变速器运行状态和提前预估试验中可能出现的故障,对于产品改进、试验设备及人员安全及其重要。分析变速器各种零件振动信号的特征,建立基于状态监测和故障诊断的分析模型和状态监测方案。该方案可从复合振动信号中分离出齿轮的振动信号、轴不对中故障振动信号和轴承故障振动信号,能有效地诊断变速器内部零件的典型故障。     

基于小波分析对变速箱的故障诊断

为确定某型号液力叉车变速箱的故障原因,对其进行故障诊断,简要分析了变速箱内部结构,并计算了各档位情况下各个齿轮和轴承的故障特征频率,搭载实验平台,采集变速箱运转过程中的振动信号,并运用小波阈值去噪法对原始振动信号进行了消噪,接着分别运用小波分析和小波包分析方法对振动信号进行分解,并对相应频段信号进行重构和谱分析,综合两种分析方法的结果,获得变速箱的故障特征频率,确定是输入轴上齿轮存在缺陷。该研究对齿轮及轴承等相关构件的故障诊断有一定的参考意义。     

基于形态分量分析与能量算子解调的齿轮箱复合故障诊断方法

针对齿轮箱复合故障的故障特征分离,提出了一种基于形态分量分析与能量算子解调的齿轮箱复合故障诊断方法。该方法先根据振动信号中各组成成分形态的差异,采用形态分量分析方法构建不同形态的稀疏表示字典进行故障成分分离,将齿轮箱复合故障信号分解为包含齿轮故障信息的谐振分量、包含轴承故障信息的冲击分量和噪声分量,然后分别对谐振分量和冲击分量进行能量算子解调分析,最后根据各解调谱诊断齿轮和轴承故障。算法仿真和应用实例表明该方法能有效地分离齿轮箱复合故障振动信号中齿轮与轴承的故障特征。     

滚动轴承故障诊断与检测研究

提供了一种用于故障诊断检测研究的通过分析振动信号波形和频谱进行故障诊断检测技术,借助机械振动分析及轴承故障诊断试验台进行测试,将传感器安装在试验台的轴承座上,输出直接接到采集器端口,采集器将振动信号采集输入到计算机中,观察并记录得到的振动信号波形和频谱,通过频谱的变化规律,找出有缺陷的轴承,并与实验结果进行对比,验证该方法的可行性,有助于对滚动轴承缺陷精确的定性、定量表征作更进一步的理论研究,为后续状态监测提供参考,为实现机电设备的预测性维修提供可靠方法。     

基于离散随机分离的齿轮箱复合故障分析法

齿轮箱复合故障中,较弱的故障特征往往被较强的故障信号所淹没,传统方法较难实现对较弱故障特征的提取。为解决上述问题,提出一种基于离散随机分离的齿轮箱复合故障振动分析法。该方法首先使用快速谱峭度算法获取对齿轮箱振动信号的共振带参数,依据该共振带参数设计带通滤波器及结合Hilbert变换实现对振动信号包络提取;之后应用角域重采样将时域包络信号转换到角域以消除转速波动影响;再应用离散随机分离对角域包络信号进行分离,分别得到齿轮故障和轴承故障对应的角域包络信号;最后,分别对角域包络信号进行包络谱分析获得齿轮、轴承故障的特征频率信息。试验结果表明,该方法可实现齿轮箱齿轮及轴承复合故障特征的有效提取。     

行星传动系统振动信号数学模型及特征频率分析

在行星传动系统振动信号频谱中,存在类似于定轴齿轮传动系统故障信号的调制边带。为了研究行星齿轮传动系统的振动机理,深入研究行星齿轮啮合过程振动信号的传递特点,通过试验与仿真,分析验证了齿圈固定式行星齿轮箱振动信号受传递路径影响的变化规律,结合行星齿轮啮合过程中啮合力的周期性变化影响,推导了行星齿轮传动系统振动信号数学模型。通过仿真分析了两种不同结构类型行星齿轮传动系统振动信号的频谱特性,并分析了啮合频率周围调制边带产生的原因。最后进行了风电齿轮箱的现场测试,通过分析实测振动信号验证了所建立数学模型计算结果的正确性。     

基于VMD和MED的滚动轴承故障诊断方法

为有效提取振动信号中的轴承故障特征,降低背景噪声和齿轮传动噪声影响,将VMD和MED相结合,首先采集强噪声轴承故障信号并进行VMD降噪,选取与原信号相关系数大的分量重构;然后将重构信号进行MED处理以增强故障信息;最后对信号进行包络谱分析,从中获得轴承故障特征频率信息。经实测信号并与EMD的对比分析比较表明:VMD+MED能够从实测信号中有效地提取齿轮箱轴承的故障特征频率及其倍频,而且较EMD法更具优势。     

齿轮轴承转子系统支撑刚度特性研究

建立考虑齿轮-轴承转子系统多刚体、多柔体及刚柔耦合的动力学模型,并采用不同轴承刚度计算方法获得支撑刚度。在此基础上,研究系统支撑刚度对齿轮动态啮合力及振动位移等响应的影响规律,并与理论值对比分析。研究结果表明:刚性体模型仿真结果与理论值相比数值普遍偏大,而柔性体仿真结果与理论值基本一致;齿轮-轴承转子系统支撑刚度对齿轮动态响应产生较大影响,支撑刚度取3倍齿轮啮合刚度时,齿轮振动角速度等值与理论值基本相符。因此,利用柔性体模型并选择合理的支撑刚度对齿轮-轴承转子系统的动力学仿真分析具有实际意义。     

高速直齿锥齿轮传动误差测试及动态性能分析

以某直齿轮-锥齿轮二级传动系统为对象,研究系统中的直齿锥齿轮动态传动误差测量、动态传动误差与齿轮传动振动之间的关系。构建直齿锥齿轮传动高速动态传动误差测试系统,研究得到高速情况下的相关测量技术,测得高速直齿锥齿轮传动动态传动误差曲线。采用滤波、频谱分析等信号处理方法分析测量的动态传动误差数据,得到高速直齿锥齿轮传动动态性能参数,与箱体对应部位测得的振动信号数据进行对比。研究结果表明,直齿锥齿轮的动态传动误差以轴频分量为主;直齿锥齿轮传动误差低频分量随转速变化大;动态传动误差与齿轮支撑轴承处的振动加速度在反映齿轮的动态特征时具有一致性。     

基于K-means和高斯混合模型聚类的齿轮箱故障识别研究

针对传统的基于振动信号的机械故障诊断技术过于复杂、诊断时间过长等问题,提出了结合K-means和高斯混合模型聚类方法的齿轮箱轴承和齿轮故障快速识别方法.首先,通过经验模态分解方法分解振动信号,利用相关分析选取了对振动信号局部特征表达最佳的IMF分量,IMF分量的均方根值和原始振动信号的均方根值,共同构成了振动信号特征集...     

齿轮振动信号分解及其在故障诊断中的应用

对齿轮振动信号的测试及分解进行了研究。根据信号基频,把齿轮振动信号分解为啮合振动与旋转振动,这些振动信号可用于对齿轮状态进行定量研究。基于不同形式的齿轮振动信号,介绍了几种方法来提取信号中的故障信息。利用时域平均技术及齿轮振动信号分解理论对某齿轮箱早期故障信号进行了检测。研究表明,齿轮运动信号分解能够有效检测齿轮的各类故障,高阶加速度信号对齿轮某些类型的早期故障更加敏感。     

轴承振动过程的外圈固有频谱传递特征与影响机理

建立了轴承外圈对振动信号的传递函数模型,并用于研究外圈对轴承内部原始振动信号的调制作用及其产生的轴承振动能量和频率分布的变异。通过试验得出给定外圈振动信号的固有传递函数曲线,结果表明,通过对外圈传递函数的振动信号调制分析,有助于轴承频谱分析中振动频率成分的识别,还可以为轴承减振降噪及结构设计提供理论依据。     

轴承振动速度的测量及其电路

轴承振动速度的测量及其电路杭州轴承厂（３１００２２）章国士一、轴承振动速度的测量轴承是各类机电设备中常用的重要零部件。多年来，国内外众多的研究表明，轴承的振动与噪声，对机电设备的振动、噪声、寿命有着重要的影响。因此，在轴承产品出厂前或装机使用前，对轴...     

大功率船用齿轮箱系统耦合非线性动态特性研究

为揭示虚拟仿真环境下的齿轮系统非线性振动的内在规则性,将某大型重载船用齿轮箱系统分为传动子系统和结构子系统,通过轴承把两个子系统耦合起来,建立齿轮—轴—轴承—箱体耦合系统非线性有限元模型。在考虑传动子系统内部激励和外部激励的影响下,对系统动态特性进行了数值仿真。分析了时间历程曲线、功率谱密度、相轨迹、庞加莱截面,计算了最大Lyapunov指数,得出该大型船用齿轮箱在工作负载下,系统运动为周期性运动,不存在混沌现象;对振动信号做进一步预测,非线性动力学方法预测结果与有限元计算结果吻合较好,研究表明采用两者相结合的方法,能够准确地预估齿轮动态响应,揭示振动信号的内在规律,为齿轮系统动态设计提供参考依据。     

齿轮传动几种典型故障的振动图谱分析

加速度高频包络解调信号虽属低频范围,但与直接采集的加速度信号相比,具有更强的除噪能力,更能直接反映故障本质,通过齿轮传动中几种典型２（如简单齿轮箱的松动、崩齿等严重故障以及较为复杂的齿轮不对中、轴承齿轮综合故障等）,对这些故障的时域、频哉信号进行了详细地分析,提出了这些典型故障的振动信号特征及诊断依据,进一步说明了高频包络解调信号的有效性。