齿轮箱故障特征提取技术研究

齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件,在现代工业发展中具有广泛的应用。齿轮系统工作过程中发生的齿轮断齿、点蚀、滚动轴承的疲劳剥落、轴弯曲等,都会产生周期性的脉冲冲击力,产生振动信号的调制现象,在频谱上表现为在啮合频率或固有频率两侧出现间隔均匀的调制边频带。从信号中提取调制信息,分析其强度和频次就可以判断零件损伤的程度和部位,是机械故障诊断中广泛使用的一种分析零件损伤类故障的有效方法。 针对齿轮箱振动信号的振动机理和振动特点,本文以小波变换理论和循环平稳解调理论为基础,有效地提取齿轮和轴承振动信号中的故障特征量,达到识别故障、消除故障的目的,主要进行了以下几方面的工作: 1)阐述了齿轮箱故障诊断技术的发展状况,齿轮、轴承故障振动的机理和振动特点。 2)针对齿轮箱故障诊断的应用,研究了小波分析的基本理论及在齿轮箱故障振动信号中的实际应用,成功地通过小波分析和小波包分解重构技术提取了故障信号的特征信息,为识别故障类型提供了有效的分析手段。 3)提出了基于复小波变换相位功率谱的方法。该方法从复小波变换的相位角度来提取齿轮振动信号中的故障信息。 4)研究了调幅信号的循环自相关函数的解调性能,并通过仿真证明了该解调方法的优越性。 5)在结合小波包消噪性能的基础上,提出了一种小波包-循环平稳解调法新的诊断方法并给出了分析算法。 本文对文中提出的方法进行了实验验证。实验数据的分析结果表明这些方法可突出齿轮箱的故障特征,适用于齿轮及轴承的局部故障诊断,具有重要的意义。