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  1. <b id="1s6cm"></b>
     HB齒輪�
     K系列斜齒輪減速機
     NMRV減速機配伺服法�
     NMRV蝸輪蝸桿減速機
     R系列斜齒輪減速機
     SWL絲桿升降�
     SWL絲桿升降機帶手柄
     S系列齒輪減速機
     T系列換向�
     WPDS減速機
     WP蝸輪蝸桿
     工業(yè)行星減速機
     行星減速機
     WPS直角型精密行星減速機
     WPL直角型精密行星減速機
     PS系列精密行星減速機
     PF系列精密行星減速機
     PL系列精密行星減速機
     M大型齒輪減速器
     H/B系列標準工業(yè)齒輪�
     JZQ型齒輪減速器
     R系列斜齒輪硬齒面減速機
     K系列螺旋錐齒輪減速機
     S系列斜齒-蝸桿減速機
     F系列平行軸斜齒輪減速機
     SWL蝸輪絲桿升降�
     ZLD系列齒輪減速機
     RV系列鋁合金蝸輪蝸�
     G小齒輪減速馬�
     WP鑄鐵蝸輪蝸桿減速機
     MB行星摩擦式機械無級變速機
     T系列螺旋傘齒輪轉(zhuǎn)向箱
     X.B擺線針輪減速機

    FA67減速機

    雙環(huán)減速器運動特征及其故障診斷研究
    時間�2011-02-23 點擊�(shù):2139 來源�

    雙環(huán)減速器運動特征及其故障診斷研究
     
    博士研究生:謝永�
     
    指導教師:李潤方  教授
     
    學科專業(yè):機械設計理�
     
    重慶大學機械傳動國家重點實驗�
     
    概述
    1.1課題來源及研究的意義
    本文研究�(nèi)容來源于國家自然科學基金重點項目《機械/流體傳動的節(jié)能及新型傳動方式的基礎性研究》(項目編號�59835040)中的子課題《高效多流傳動系�(tǒng)的設計理論和方法的研究》以及國家十五高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項�(�(wǎng)絡化、智能化大型旋轉(zhuǎn)機械在線診斷系統(tǒng)》(項目編號�2001 AA423200��
    平行動軸少齒差傳動是我國獨創(chuàng)的一種新型傳�,其傳動原理為行星輪不是作擺線運�,而是通過雙曲柄齒輪機�(gòu)引導作圓周平�,已出現(xiàn)了單�(huán)、雙�(huán)、三�(huán)、四�(huán)及平衡式減速(增速)等裝�,分別獲國家�(fā)明專利和實用新型專利,部分產(chǎn)品已列入行業(yè)標準。該傳動形式與現(xiàn)有各種主要齒輪傳動形式相比,具有�(jié)�(gòu)簡單、體積小、重量輕、傳動比�、傳動效率高、承載能力大、過載能力強等一系列�(yōu)�,因而在機械、冶�、石�、建�、水力及水泥、交通等工業(yè)領域得到了大量的應用。同時因具有裝配靈活和結(jié)�(gòu)本身的獨特特�,在有些領域具有其它傳動無法代替的優(yōu)�,近年來年產(chǎn)值已達數(shù)億元,具有廣闊的應用前景。但該傳動在高速重載情況下振動和噪聲大、溫升高及軸承早期破壞等問題,在連續(xù)運轉(zhuǎn)、重�、高速、大傳動比工況下問題更為突出,大大影響了其推廣進程,成為亟待解決的關鍵技術難�。目前國�(nèi)外開展該傳動研究主要集中在其傳動機理、運動學和動力學分析及振動噪聲測試方面,對其整個傳動系�(tǒng)耦合非線性振動噪聲分析和�(fā)熱機理及設計階段對產(chǎn)品的振動噪聲預估等方面研究很�。對于雙�(huán)減速器,由于行星輪不是作擺線運�,而是通過雙曲柄齒輪機�(gòu)引導作圓周平�,在不同位置行星輪嚙合齒對數(shù)不同,導致載荷分配不�。同時由于輪齒剛度的時變特性、齒輪嚙合時的嚙入和嚙出沖擊、齒輪間�(cè)隙的存在、摩擦阻力、并列齒輪機�(gòu)相位及制造安裝誤差和�(huán)作圓周平動引起的不平衡擺動力和擺動力矩的影響,使齒輪在工作中將產(chǎn)生內(nèi)部激�,而外載波動又使傳動系�(tǒng)受到外部的激�。在這種相互的沖擊作用下,使得雙�(huán)減速器可能�(chǎn)生故��
    20 世紀六十年代末以�,美�、英國和日本等發(fā)達工�(yè)國家掀起了故障診斷技術研究的熱潮,并在實踐中�(fā)揮了重要的作�,取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,并日益受到企業(yè)和政府主管部門的重�。目前故障診斷技術已從原來的基于時間的維修策略發(fā)展到近十幾年的基于狀�(tài)的預測性維修策略,對于系統(tǒng)在線�(jiān)視的要求越來越高。隨著計算機技術以及Internet技術及其相關技術的迅速發(fā)�,基于網(wǎng)絡化的遠程故障診斷也成為當今故障診斷領域的新方向。同�,由于環(huán)式減速器的進一步深入研究及在各領域的廣泛應�,因�,對雙環(huán)減速器進行故障智能診斷預報并迅速處�,并逐步實現(xiàn)遠程診斷,此研究課題具有重要的實用意��
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2.1 少齒差行星傳動發(fā)展簡�
    隨著�(xiàn)代化工業(yè)技術的高速發(fā)展,機械化水平的不斷提高,對齒輪傳動裝置的技術及�(jīng)濟性能也提出了越來越高的要求。在常見的齒輪傳動裝置中,普通的定軸圓柱齒輪傳動傳動比小、體積大、結(jié)�(gòu)笨重;普通圓柱蝸桿傳動效率較�;而行星齒輪傳動由于具有傳動比�、重量輕、結(jié)�(gòu)緊湊等優(yōu)�,而得到廣泛的應用。少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一�,它由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪�,內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差較少,故簡稱少齒差傳�。少齒差傳動的類型很多,最早出�(xiàn)的是德國人提出的以外擺線為齒廓曲線的少齒差傳�,由于其中的一個齒輪采用針輪的形式,故亦稱擺線針輪行星齒輪傳動�30 年代后期日本人開始研制并試生�(chǎn)該行星齒輪傳動裝�,但由于當時工藝條件落后,齒形加工精度很�,因而產(chǎn)量不�;直�60年代擺線磨床的出�(xiàn),從工藝上保證了擺線齒形的精�,才促進了這種傳動的發(fā)�。近幾十年來,擺線少齒差傳動已發(fā)展成為少齒差傳動中應用最廣泛、最基本的一種類�,此�,還�(fā)展了二齒�、復合齒型、行星軸承與偏心套合并等新的傳動�(jié)�(gòu)。擺線針輪行星齒輪傳動由于其主要傳動零件采用軸承鋼并�(jīng)過磨削加�,傳動時又是多齒嚙合,故其承載能力高、運�(zhuǎn)平穩(wěn)、效率高、壽命長,但其加工精度要求高,結(jié)�(gòu)復雜。漸開線少齒差傳動的原理與擺線少齒差傳動基本相同,區(qū)別在于內(nèi)外齒輪的齒廓曲線采用漸開�。其輪齒�(jié)�(gòu)簡單、嚙合接觸應力小、承載能力高、可采用軟齒靀加工容�。但由于�(nèi)嚙合齒輪齒數(shù)差很�,極易產(chǎn)生各種干涉,在設計過程中選擇齒輪幾何參數(shù)十分復雜�1949年蘇�(lián)學者從理論上解決了實現(xiàn)一齒差傳動的幾何計算問題;�60年代隨著電子計算機的出現(xiàn),漸開線少齒差傳動才得到了較迅速的�(fā)�。目前已出現(xiàn)了柱銷式、零齒差、十字滑�、浮動盤式等多種傳動形式。漸開線少齒差齒輪采用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機床加工,不需要特殊刀具和專用設備,材料也可采用普遇齒輪材�,加工方便、制造成本低,但其傳動效率不如擺線少齒差傳動高�60 年代國外開始探討圓弧少齒差傳�,到70 年代中期,日本開始進行圓弧少齒差行星減速機的系列化生產(chǎn)。這種傳動的特點是行星輪的齒廓曲線采用四圓弧代替了擺線,輪齒與針齒在嚙合點的曲率方向相�,形成兩凹凸圓弧的內(nèi)嚙合,從而提高了輪齒的接觸強度和嚙合效率,其針齒不帶齒套,并采用半埋齒結(jié)�(gòu),既提高了彎曲強度又簡化了針齒結(jié)�(gòu)。此�,圓弧形輪齒的加工無需專用機床,精度也易保�,且修配方便�
    近十幾年來又相繼出現(xiàn)了一些新的少齒差傳動形式,其中發(fā)展較快的有活齒少齒差傳動錐齒少齒差傳動、雙曲柄輸入式少齒差傳動及用彈性變形來傳遞運動的諧波傳�。實踐證�,少齒差傳動與適用于相同工況的其它機械傳動形式相�,具有許多顯著的�(yōu)點:如體積小、重量輕、結(jié)�(gòu)緊湊、傳動比范圍大和傳動效率高等�
    我國�50 年代就開始從事少齒差傳動的研��1958年開始研制擺線針輪減速機�60年代投人工業(yè)化生�(chǎn),目前已形成系列,制定了相應的標�,該減速機己廣泛用于各類機械設備中�1960年我國研制成第一臺二齒差漸開線行星齒輪減速機,用于橋式起重機的提升機�(gòu)��1956 年我國著名機械學專家朱景梓教授根�(jù)雙曲柄機�(gòu)的原理提出了一種新型少齒差傳動機構(gòu),其特點是當輸人軸旋�(zhuǎn)�,行星輪不是作擺線運動(即高速公�(zhuǎn)與低速自�(zhuǎn)的合成),而是通過一雙曲柄機�(gòu)引導作圓周平�。這種獨特的“雙曲柄輸人式少齒差傳動機構(gòu)”得到當時國�(nèi)外同行的高度評價�1963年朱景梓教授在太原工學院學報上發(fā)表了“齒�(shù)差Zd=1的漸開線K-H-v型行星齒輪減速器及設計”一�,詳細闡述了漸開線少齒差傳動的原理和設計方法。朱景梓教授所從事的這些�(chuàng)造性工�,為少齒差行星齒輪傳動在我國的推廣應用起了重要的指導作用。雙曲柄輸入式少齒差行星齒輪傳動使行星軸承的載荷下降,而且當內(nèi)齒板為行星輪�,行星軸承的徑向尺寸可不受限�,從而提高了行星軸承的壽�。另�,這種傳動不需專門的輸出機�(gòu),可實現(xiàn)平行軸傳�,結(jié)�(gòu)簡單、傳動效率高、適用性強。但由于歷史原因,這種傳動直到70年代末才得到了較多單位的研制和使用。目前應用范圍相當廣�,已用在小型起重設備、畜牧機械、食�、輕�、化工機�、漁�(yè)、紡�、焊接、水�、機�、自動控制等領域�1985年冶金工�(yè)部重慶鋼鐵設計研究院陳宗源高工提出了平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動裝置一三環(huán)減速器,并于同年以“三�(huán)式減速(或增速)傳動裝置”申請了國家�(fā)明專��1992年重慶鋼鐵集團公司研制出了單齒環(huán)雙曲柄輸入少齒差減速器,并于同年申請了實用新型專利。英國人�1989年也提出了類似的少齒基傳動裝�,但是按其原理設計的減速器,在一根曲柄上安裝三個內(nèi)齒板,不得不做成偏心套結(jié)�(gòu),其�(jié)�(gòu)復雜、加工分度精度要求高,而且在工作過程中,偏心套受交變扭矩作�,在與曲軸連接的表面產(chǎn)生微動磨�,導致發(fā)�;此外,三套互成120°相位差的雙曲柄機�(gòu)之間存在多次過約�,加工及裝配誤差容易導致附加沖擊,引起振動和噪聲�1987年捷克人Soucek . Josef 提出在一塊齒板上布置三個曲柄軸的內(nèi)齒行星傳動裝�,并申請了專�。這種�(jié)�(gòu)特點是單齒板傳動不存在死�,但由于有三個曲柄軸,加工精度要求高,結(jié)�(gòu)復雜,安裝不��1998年朱才朝對三�(huán)減速器進行了振動控制的研究�1999年哈爾濱工業(yè)大學博士研究生梁永生提出了一種新型的金屬彈性環(huán)均載的兩級三�(huán)減速機,并對其進行了理論分析及樣機實驗, 2001年天津大學博士研究生楊建明用彈性力學方法對三環(huán)傳動進行了理論分��
    1.2.2 雙環(huán)減速器故障診斷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1)故障診斷的�(fā)展及研究�(xiàn)狀
    根據(jù)已經(jīng)掌握資料,最早開�(fā)故障診斷技術的是美��1961年開始執(zhí)行阿波羅計劃后出�(xiàn)的一系列設備故障造成的悲劇導�1967年在美國宇航局提議�,由美國海軍研究室主持成立了美國機械故障預防小組(MFPG ),積極從事技術診斷的開發(fā)�1971 年MFPG 正式劃歸美國國家標準局領導,從事故障機理的研究、檢�、診斷和預報的技術研究,可靠性分析及耐久性評�。美國機械工程師學會(ASME )領導下的鍋爐壓力容器監(jiān)測中心在應用聲發(fā)射診斷技術(AE)對靜設備故障診斷方面取得了較大的進展。其他還有Johns Mitchel 公司的超低溫水泵和空壓機的監(jiān)測技術,SPIR公司的用于軍用機械的軸和軸承診斷技術,TEDE-CO公司的潤滑油分析診斷技術等都在國際上處于領先地�。美國在航空方面,在可靠性維修管理的基礎�,大�(guī)模地對飛機進行狀�(tài)�(jiān)�,采用了飛行器計算機�(shù)�(jù)綜合系統(tǒng)(AIDS) ,分析處理大量飛行中的信息來確定飛機各部位的故障原因并發(fā)出消除故障的命令,這一技術己用于B747和DC9等巨型客機中,大大提高了飛行安全性。據(jù)�(tǒng)�,世界班機每億旅客公里的死亡率從60年代�0石左右下降到70年代�0.2 左右,并非偶��
    在英�20世紀60年代�70年代初,以R.A.Collacott 為首的英國機器保健中心最先開始研究故障診斷技��1982年曼徹斯特大學成立了沃福森工�(yè)維修公司(WIMU),其他還有幾家公司都開展了這方面的研究工作。設備診斷技術在歐洲其他國家也有很大�(fā)�,這些國家在某一方面具有特色或領先地�,瑞典的SPM公司的軸承監(jiān)測技�,挪威的船舶診斷技�,丹麥B&K 公司的振動監(jiān)測診斷和聲發(fā)射監(jiān)測儀器等都各有千�。日本在鋼鐵、化�、鐵路等民用工業(yè)部門的診斷技術方面發(fā)展很快,占有某些�(yōu)�,他們密切注意世界性動向,積極引進消化最新技�,努力發(fā)展自己的診斷技術,研制自己的診斷儀�,新日鐵�1971年起開發(fā)診斷技術,�1976年基本上達到實用階段。日本的機械維修、計測自動控�、電氣和機械學會相繼設立了自己的專門研究機構(gòu)。日本國立研究機�(gòu)中的機械技術研究所和船舶技術研究所重點研究機械基礎件的診斷技�。東京大�、東京工�(yè)大學、京都大學等高等院校著重基礎性理論研�。其他民辦企�(yè)如三菱重工、川崎重�、日立制作所、東芝電器等以企�(yè)�(nèi)部的工作為中心著重研究應用水平較高的實用題目�
    歐洲著名的國際測量學�(IMEKO)的�10專業(yè)委員會(TC-10 ),也就是技術診斷學委員�,每�1年或2年召開一次國際學術會議,我國代表從它的第三屆國際會議開始參加,到1987年的第五屆己連續(xù)參加了三�,第四屆上有四篇論文,在第五屆上�7篇論��
    我國國家�(jīng)�(mào)委中國設備管理協(xié)會結(jié)合我國國情,�1983年提出了《國營工�(yè)交通設備管理試行條例�,這個條例有力地推動了我國設備故障診斷技術的開發(fā)和研��
    當前我國的一些民用工�(yè),尤其是冶金、石化和電力等流程工�(yè),在開發(fā)和應用設備診斷技術方面走在了前面,因為這些工業(yè)的關鍵設備一旦發(fā)生事故就會造成很大損失。原冶金工業(yè)部首先在東北大學和北京科技大學培養(yǎng)了從事故障診斷的研究�,己有一批碩士生和博士生畢業(yè),其次以北京冶金設備研究所為基地建立設備診斷研究室,并開展了測�、培訓和咨詢工作�1983 年確定寶山鋼鐵集團公司和太原鋼鐵公司為開展診斷技術的試點單位,建立了振動、紅外和鐵譜三個實驗室。在振動�(jiān)測方面對燒結(jié)和高爐的風機、制氧站的空壓機進行了測試和分析,研制了ZJCY85 型風機軸承在線監(jiān)測系�(tǒng);在紅外和熱像方面對電氣設備進行簡易診斷,對爐殼爐襯腐蝕的診�。都取得了好的效�;在鐵譜技術方面對175t脫錠吊車的油泵油液進行鐵譜分析,為液壓�、隨動閥等部件的磨損找出了預防措�。東北大學與唐山鋼鐵集團公司合作研制�650mm 軋機軋制力矩在線�(jiān)測系�(tǒng)�(chǎn)650mm軋機工作狀�(tài)�(jiān)測系�(tǒng),又與本鋼合作研制了1150mm萬能板坯軋機工作狀�(tài)�(jiān)測系�(tǒng),開�(fā)出軋鋼機工作狀�(tài)�(jiān)測系�(tǒng)列人國家“八五”重點科研成果推廣計劃;東北大學研制的風機工作狀�(tài)�(jiān)測系�(tǒng)列人1995年國家重點科技成果推廣計劃�
    石化總公司從20世紀70年代組織無損檢測�80年代開展設備狀�(tài)�(jiān)�,已投資600多萬元為其所屬企�(yè)裝備了各類監(jiān)測儀�1400多臺�,加強了對旋�(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測及故障原因分析。采用輕便高效的探傷儀、測厚儀、內(nèi)窺鏡及聲�(fā)射技�,加強了對壓力容器的檢測,同時開展熱�(jiān)測工�,利用紅外熱像儀測定廠內(nèi)散熱損失,合理選用隔熱材料達到了節(jié)能的效果�
    水電行業(yè)以大機組為重點開展了機械設備故障診斷的研�,應用紅外熱像技術進行設備診斷對安全運行起到了良好作用,制成了比國外漏水繼電器性能�(yōu)越的雙水�(nèi)冷發(fā)電機漏水報警系統(tǒng)。研制出用于變壓器故障診斷的氣相色譜儀,利用聲�(fā)射技術測定鍋爐爐管和汽包焊縫�
    此外,機械行�(yè)在現(xiàn)場簡易診斷和精密診斷方面,航空工�(yè)在研制診斷儀器方�,核工業(yè)在進行反應堆故障診斷和壽命預測方面,鐵道部門在進行�(nèi)燃機車油液的光譜、鐵譜分析和電力機車診斷方面,以及交通部門在實施汽車不解體檢測等方面都是卓有成效的�
    1986�6�4�-7日在沈陽東北工學院(�(xiàn)東北大學)召開了國內(nèi)第一次機械設備診斷技術國際會議,中外學者和專家340多人參加了會�,會上交流了117篇論文。這次會議在加強國際學術交流和促進我國診斷技術的�(fā)展上起了積極作用,會議促成了東北地區(qū)機械設備診斷技術研究會�1986�9月正式成�,推動了各大型企�(yè)診斷技術的進展,鞍山鋼鐵公司和本溪鋼鐵公司成立了專門從事機械設備診斷和現(xiàn)代化管理的科�,積極購置先進的儀器設備并開展技術診斷的研究工作�1987�11月召開了東北地區(qū)機械設備診斷技術研究會第一屆年�,交流了東北地區(qū)一年來在技術診斷研究、開�(fā)和應用上的成果和�(jīng)�,到2000年已召開了三次國際會議和四次地區(qū)會議�
    1987�5月中國振動工程學會故障診斷學會成�,至今己召開了六次全國會�,其特點是從理論和方法的角度來發(fā)展故障診斷技��
    國家�(jīng)�(mào)委中國設備管理協(xié)會已在全國各省成立了在省�(jīng)�(mào)委領導下的各省設備管理協(xié)會,推動設備管理的改革和�(xiàn)代化,中國設備管理協(xié)會設備診斷工程委員會,召開了三次全國會議,其特點是從管理的角度來�(fā)展故障診斷技�。一中國機械工程學會成立了失效分析工作委員會,建立了全國性的專家?guī)旌褪Х治鼍W(wǎng),協(xié)�(diào)全國的失效分析和故障預防研究工作。中國機械工程學會設備維修分會設備診斷技術委員會已召開了人次全國會議,其特點是從工程應用的角度來�(fā)呢故障診斷技術�
    國內(nèi)一些重點大學像西安交通大�、東北大學等相繼建立了故障診斷工程中心,目前不少高等院校都在培養(yǎng)故障診斷方面的碩士和博士研究�,這些學校有西安交通大�、上海交通大�、東北大�、北京科技大學、南京航空學�、哈爾演工業(yè)大學、重慶大學等��
    2)齒輪箱的故障診斷方法與研究�(xiàn)狀
    齒輪箱是一種量大面廣而且應用最為普遍的基礎性部�,廣泛存在于機械、冶�、石�、建�、水力及水泥、交通等工業(yè)領域的各種設備之�,應用范圍非常廣,但也是在設備維護保�(yǎng)中拆卸較為復�,誤工誤時較多較復雜的部件之一�
    按檢測手段來分齒輪箱故障診斷方法有以下幾種:
    a.振動檢測診斷�
    以機器振動作為信息源,在機器運行過程�,通過振動參數(shù)的變比特征判別機器的運行狀�(tài)�
    b.噪聲檢測診斷�
    以機器運行中的噪聲作為信息源,在機器運行過程�,通過噪聲參數(shù)的變化壽征判別機器的運行狀�(tài)。此法的本質(zhì)與振動檢測診斷法是一致的,因為噪聲主要是由振動產(chǎn)生的。此法雖簡便,但易受�(huán)境噪聲影響,不如振動檢測診斷法準��
    c.溫度檢測診斷�
    以可觀測的機械零件的溫度作為信息源,在機器運行過程�,通過溫度參數(shù)的變化特征判別機器的運行狀�(tài)�
    d.聲發(fā)射檢測診斷法
    金屬零件在磨�、變�、破裂過程中�(chǎn)生彈性波,以此彈性波為信息源,在機器運行過程�,分析彈性波的頻率變化特征判別機器的運行狀�(tài)�
    e.潤滑油中金屬含量分析診斷�
    在齒輪箱機器運行過程�,以潤滑油中金屬含量的變�,判別齒輪箱的運行狀�(tài)�
    f.光纖�(nèi)窺技�
    主要利用特別的光纖內(nèi)窺鏡直接觀察到零件表面磨損與腐蝕情�。這一技術由于需一套成像系�(tǒng),操作復�,且對油污的限制較多,故較少采用。按診斷方法原理分有以下幾種:
    a.頻域診斷�
    一應用頻譜分析技�,根�(jù)頻譜特征變化,判別機器的運行狀�(tài)及故障形成原��
    b.時域分析�
    應用時間序列模型及其有關的特性函�(shù),判別機器的工況狀�(tài)的變��
    c.�(tǒng)計分析法
    應用概率�(tǒng)計模型及其有關的特性函�(shù),實�(xiàn)工況狀�(tài)�(jiān)視與故障診斷�
    d.信息理論分析�
    應用信息理論建立的某些特性函�(shù),如庫爾伯克(Kullback)信息數(shù),J散度等在機器運行過程中的變化,進行工況狀�(tài)分析與故障診��
    e.模式識別�
    利用檢測信號,提取對工況狀�(tài)反應敏感的特征量�(gòu)成模式矢�,設計合適的分類器,判別工況狀�(tài),它是人工智能的技術之一�
    f.其他人工智能方法
    如人工神�(jīng)�(wǎng)�、專家系�(tǒng)�,這些都是新發(fā)展的新領域�
    根據(jù)收集到的資料,對齒輪故障各種診斷方法歸類分析,并對各種方法診斷效果的�(yōu)劣進行了比�,情況見�1.1
    �1.1 齒輪故障診斷方法分類
    方法
    類型
    研究�(xiàn)狀
    �(yōu)缺點
     
     
     
     
     
     
     
    功率�
    分析
    研究應用�
    很多,理論比
    較成�
    1)對大面積磨損點蝕等均布故障分析效果��
    2)有專門的儀器可利用,分析速度��
    3)對局部故障不敏感,難以定量化分析�
    4)丟失相位信�
    細化�
    分析
    主要用于�
    助分�
    提高頻率分辨�,對識別齒輪邊頻�(jié)�(gòu)有好�,常
    做為功率譜分析的輔助手段
    相干�
    分析
    研究應用�
    不多
    1)有文獻報道用于均布磨損等故障分析中�
    2)故障特性不明顯,難以識�,試驗結(jié)果亦不統(tǒng)一
    倒譜
    分析
    研究應用�
    較多�
    1)對于識別齒輪邊頻結(jié)�(gòu)很有��
    2)對傳遞路徑不敏感,有文獻報道曾用倒譜分析做定量診��
    3)需專門儀�,信噪比不高時影響使用效�
    雙譜
    分析
     
    剛剛開始�
    人齒輪故�
    診斷領域�
    方法不成�
     
    1)初步用于診斷磨損點蝕等故障�
    2)信噪比�,信息全,包含相位信息;
    3 )識別非線性調(diào)制信號能力強�
    4)計算量很大,難以實�(xiàn),一般采用近似算��
    5)譜圖為三維圖,不直觀,難以定量化�
    6 )不易用于實時監(jiān)�
     
    低頻�
    域平�
    分析
    做為輔助�
    析手段應�
    趨于普遍
     
    1)一般難以直接從波形上識別幫障在低頻域極特殊
    情況下可做為一簡易診斷方法�
    2)普遍用于數(shù)�(jù)預處�,去掉非周期成分,提高信
    噪比
    時域�
    形的�
    �(shù)分析
    最早使用的
    診斷方法�
    �(xiàn)在用的不
    1)各種各樣的參數(shù)很多,如波峰系數(shù)、峭度系�(shù)��
    2)常做為簡易診斷手段,方法粗糙;
    3)定量化�,易于計算機識別及控制,計算量小�
    最好與其他方法配合使用
    �(diào)
    �(diào)�
    分析
    研究者不多,
    主要采用�
    爾伯特變換做
    包絡分析
    1)與故障點有對應�,對局部嚴重故障識別有��
    2)要與時域平均等技術結(jié)�,否則包絡波形變�
    大難以識�
    相位�
    �(diào)分析
    研究應用�
    不多,有前�
    1)有文獻報道用此法識別出了齒根裂��
    2)分析方法也是基于希爾伯特變換;
    3)用于相位信�,與信號強弱無關
     
    頻率�
    �(diào)分析
    剛開始應�
    研究,大�
    �(fā)展前�
    1)利用了信號的相位信號分析頻率解悶,抗干擾�
    2)這種方法故障信息明顯,具有可逆性與故障點有
    對應�,是一一種較有發(fā)展前途的好方�
    時間序列
    的參�(shù)�
    �,AR�
    及最大熵
    譜分�
    是較新方��
    但不很成��
    研究者較�
    1)適用于嚴重磨損等故�,譜線清晰準確;
    2)所需�(shù)�(jù)且小,易于計算機控制和計��
    3)采用一些參�(shù)分析,便于定量診��
    4)對齒輪邊頻成分的識別無能為�,是其致命缺�
    鐵譜�
    �,聲�(fā)
    射技��
    溫度及能
    耗監(jiān)�
    研究者較�
    1)油液分析對磨損、剝落等故障有效�
    2)溫度及能耗監(jiān)測分�,方法粗�,對振動量大�
    磨損等嚴重故障有��
    3)聲�(fā)射技術識中輥裂紋等故障較有效,但還沒大量
    進人工業(yè)應用
    丁康等利用振動理論和試驗研究分析了齒輪箱中齒形誤�、齒輪均勻磨�、箱體共振、軸輕度彎曲、斷�、軸不平衡、軸嚴重彎曲、軸向竄�、軸承疲勞剝落和點蝕九種典型故障的振動特��
    丁康認為為了綜合利用典型故障的特�,必須采用對加速度和速度進行兩時域(原始時域信號和包絡時域信號)特征值分析和三頻域(頻譜、細化譜、解�(diào)譜)分析的方法。由于振動信號的時域均方值反映了平均振動能量,時域峰�、峭度和峰值指標在一定程度上反映出振動信號是否含有沖擊成�,而包絡時域均方值可直接反映出振動信號包絡大�,峰�、峭度和峰值指標則可直接反映出振動沖擊信號的尖銳程�,所以在時域一般選用這四個特征值作為診斷參量。在齒輪箱故障診斷中頻譜主要用于分析振動加速度信號中齒輪嚙合頻率和軸承�(nèi)、外�(huán)固有頻率等中高頻成分;細化譜主要用于分析振動速度信號中各軸轉(zhuǎn)頻和軸承各組件通過頻率等低頻成�;解�(diào)譜主要用于分析振動加速度信號中各軸轉(zhuǎn)頻和軸承各組件通過頻率等低頻成分。齒輪箱因結(jié)�(gòu)的復雜�,其振動的頻率成分很多,故一定要在建立檔案的基礎上來判斷是否存在故障,并在此基礎上進行故障診斷�
    王新晴對齒輪箱故障進行了分類統(tǒng)�,指出了齒輪箱失效的定界原則,對齒輪箱故障特征的提取與自動化診斷方面提出了一套新的技術方法�
    于德�,程軍圣將EMD (Empirical Mode Dicomposition)方法應用于機械故障診斷�,提出了一個新的齒輪故障診斷方�。EMD方法基于信號的局部特征時間尺�,能把復雜的信號分解為有限的�(nèi)在模�(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function)之�,這種自適應的分解方法非常適于非線性和非平�(wěn)過程的分�。用該方法對齒輪故障振動信號進行了分析,�(jié)果表明該方法能夠有效地降低噪�,提高信噪比,突出齒輪故障振動信號的故障特征,從而提高齒輪故障診斷的準確��
    從目前統(tǒng)計資料來�,還沒有雙環(huán)減速器故障診斷方面的研究資��
    1.3 本文所作的主要工作
    綜合上述文獻綜述,在齒輪傳動系統(tǒng)中,一般齒輪傳�、行星傳動的研究遠遠多于雙環(huán)板式少齒差傳�,特別是對于雙環(huán)減速器的故障診斷方面的研究目前還沒有研究資�。本文以一種新型的雙環(huán)減速器為研究對�,對雙環(huán)減速器的設�、運動分析及故障診斷方法進行了研�。以便對雙環(huán)減速器存在的問題(如動力不平衡、振動大、發(fā)熱、噪聲大等),找出解決問題的有較方法或提出有效的理論根據(jù)。本文的研究�(nèi)容主要包括以下工作:
    �1)在闡述雙環(huán)減速器工作原理的基礎上,分析原有的單環(huán)、雙�(huán)、三�(huán)及四�(huán)減速器(專利號:ZL89213292.2、ZL91230087.6、CN85106692.5、ZL93239404.3 )的結(jié)�(gòu)特點及運動特�,針對它們的不足,設�、研制一種新型的雙環(huán)減速器,并制造實驗樣�,申請并獲得國家實用新型專利(專利號:ZL 01 2 06843.8��
    �2)考慮部分制造誤差及安裝的影�,對�(huán)板內(nèi)齒的嚙合傳動,分析各種誤差對其運動的影響,建立考慮誤差的環(huán)板內(nèi)齒接觸有限元模型,針對不同的工況,進行有限元接觸分析計�,討論各種誤差及載荷的變化對齒輪接觸齒對及載荷分配情況的影響,分析因載荷不均造成減速器振動的影響因素�
    �3)建立雙�(huán)減速器主要零部件及減速器系統(tǒng)的有限元模型,對齒輪系統(tǒng)主要零件及減速器系統(tǒng)進行理論模態(tài)分析,計算雙�(huán)減速器主要零部件及減速器系統(tǒng)的前十階模態(tài)及振型,為進行振動故障分析提供�(shù)�(jù)�
    �4)進行故障智能診斷系統(tǒng)的整體集�,獨立開�(fā)智能診斷推理機平臺與�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)之間的接口程序(動態(tài)�(shù)�(jù)連接庫DLL),完成故障特征信號的提取與轉(zhuǎn)�,實�(xiàn)故障信號的網(wǎng)絡遠程傳送。建立網(wǎng)絡化、智能化旋轉(zhuǎn)機械故障診斷系統(tǒng)�
    �5)分析雙�(huán)減速器的振動特�,討論雙�(huán)減速器�(chǎn)生故障的主要原因及故障主要類�,分析雙�(huán)減速器的故障特�、故障模式,用圖形化的故障智能診斷平�,建立雙�(huán)減速器的故障診斷專家知識庫�
    �6)對實驗樣機進行不同工況下的�(jié)�(gòu)噪聲和空氣噪聲動�(tài)測試,同時進行該實驗樣機的故障振動測試,采集減速器的振動信�,并對故障信號進行分析。用“網(wǎng)絡化、智能化大型旋轉(zhuǎn)機械在線診斷系統(tǒng)”對樣機進行偏心軸彎曲及�(huán)板齒形誤差故障的在線診斷測試,驗證雙�(huán)減速器故障推理專家知識的正確性�
    本文在以下幾個方面取得了�(chuàng)新性成果:
    1)設�、研制了新型�(jié)�(gòu)的雙�(huán)減速器,該新結(jié)�(gòu)形式獲國家實用新型專利(專利號為:ZL01 2 47113.5)�
    2)在進行故障智能診斷系統(tǒng)的整體集成的基礎�,獨立開�(fā)了智能診斷推理機與數(shù)�(jù)引擎之間的接口程序(動態(tài)�(shù)�(jù)連接庫DLL),完成了故障特征信號的提取與�(zhuǎn)�,實�(xiàn)了故障信號的�(wǎng)絡遠程傳送。建立了�(wǎng)絡化、智能化旋轉(zhuǎn)機械故障診斷系統(tǒng)�
    3)首次在分析一般減速器故障特征的基礎上,分析了雙環(huán)減速器的故障特點及故障特征形式,進行了雙�(huán)減速器�(jié)�(gòu)噪聲和空氣噪聲測試分��
    4)首次用圖形化的故障智能診斷平臺,進行了雙�(huán)減速器�(wǎng)絡化、智能化在線故障診斷

     
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