基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断实验台设计.pdf

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1、·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)06—0076—03基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断实验台设计郭卫，卫慧娟(西安科技大学机械工程学院，西安710054)摘要：在齿轮箱故障诊断实验台的设计中，系统以工作台、传感器、信号调理器、数据采集卡、PC机为硬件开发平台，以LABVIEW为软件开发平台，将虚拟仪器技术运用到齿轮箱的故障诊断系统中，使得系统测试、显示和诊断功能更为强大。关键词：齿轮箱；虚拟仪器；故障诊断中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ATheDesignoftheGearboxFaultdiagnosistest-bed

2、BasedonVirtualInstrumentTechnologyGUOWei，WEIHui—juan(SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，ShaanxiXi’an710054，China)Abstract：InthedesignproposaloftheFaultDiagnosisofGearboxTest—bed，workstations，sensors，signalconditionunits，dataacquisitioncard，andPCmachinecompos

3、edthehardwaredevelopmentplatformofthesystem，takingLABVIEWassoftwaredevelopmentplatform，andthevirtualinstrumenttechnologyisappliedtothegearboxfaultdiagnosissystem，whichmakesthesystemtesting,displayanddiagnosticsmorepowerfu1．Keywords：gearbox；virtualinstrumenttechnology；faultdiagnosis0引言1实验台硬件

4、平台的搭建齿轮是传递运动和动力的常用机构，在机械设备1．1实验台结构需求分析中占有重要地位。随着现代化机械设备的大型化复杂齿轮的故障形式很多，系统通过对齿轮工况条件化，其工况监测与故障诊断技术也变得越来越重要。进行模拟，要创建齿轮能够发生故障的仿真环境。为据统计，由于齿轮失效引起的机械设备故障约占实现实验研究的需求，齿轮箱实验台必须满足如下基10．3％，在变速器中齿轮损坏的比例最大，达60％。齿本条件：轮在工作时，伴随振动的产生，若发生故障时，通常引(1)齿轮易于拆卸，能对不同类型的故障进行实验；起振动异常增大，振动信号的能量分布发生变化。因(2)实验台设计必须能方便的安装上

5、传感器以便此，常利用振动分析法来诊断齿轮箱的故障⋯。然而，获得真实的测试信号。在现场的检测过程中由于噪声等因素的干扰，使得对另外，可以考虑实验台的可扩展性能，方便今后研齿轮箱的故障诊断就困难了。因此，要成功实现机械究其他因素(如：轴、带等)对齿轮的影响。设备的状态检测就必须依靠数字信号处理技术和对机1．2实验台机械结构设计分析和工作原理械结构的特性分析，在模拟实际工况时对齿轮箱进行实验台结构如图1所示，驱动部分由电机实现，电故障振动检测，提取齿轮各类故障信号，并对此进行分动机的采用普通三项异步电动机，减速部分采用带轮析和处理，进而判断故障情况。这也是实现齿轮箱故减速。原理如图

6、1所示。障检测和诊断的研究基础。本文结合以往齿轮箱实验试验台负载采用的为发电机，试验台可以连续运台情况，从齿轮失效原因出发，模拟齿轮故障产生的工转，大大方便了对齿轮进行故障检测，而且传动过程较况条件，结合LabVIEW软件平台，开发能够实现齿轮为简单，实验台容易搭建。为便于振动信号的采集与箱故障诊断的监测诊断系统。处理，二级减速机的类型选择是斜齿轮减速机。并且收稿13期：2009—12—21作者简介：郭卫(1955一)，男，陕西黄陵人，西安科技大学机械学院院长，教授，硕士生导师，主要从事现代制造技术、故障诊断及测试控制等方面的研究，(E—mail)whj0201@163oom

7、。2010年第6期·工艺与装备·用带轮减速，降低实验台的成本。(3)信号是非周期性信号。采集信号中出现无规12律的冲击或调制现象，主要是在齿轮或轴承H{现严重故障时发生。局部异常齿轮的振动波形是典型的以齿7轮旋转频率为周期冲击脉冲，如图4所示。乃1．电动机2，3，5，6．带轮4．二级减速器7．发电机图1实验台机构原理图图4局部异常齿轮的振动波形图和频谱图1．3齿轮箱故障的主要特征和形式由故障特征和故障形式可以看出，由于故障而产齿轮箱正常运转时，一般其振动信号是平稳信号，生的振动信号在时域和频域图示中会出