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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:ATheDesignoftheGearboxFaultdia
2、gnosistest-bedBasedonVirtualInstrumentTechnologyGUOWe,iWEIHu-ijuan(SchoolofMechanicalEngineering,Xi.anUniversityofScienceandTechnology,ShaanxiXi.an710054,China)Abstract:InthedesignproposaloftheFaultDiagnosisofGearboxTes-tbed,workstations,sensors,signalcond-itionunits,dataacqui
3、sitioncard,andPCmachinecomposedthehardwaredevelopmentplatformofthesystem,takingLABVIEWassoftwaredevelopmentplatform,andthevirtualinstrumenttechnologyisappliedtothegear-boxfaultdiagnosissystem,whichmakesthesystemtesting,displayanddiagnosticsmorepowerfu.lKeywords:gearbox;virtual
4、instrumenttechnology;faultdiagnosis0引言1实验台硬件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111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1013%,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
5、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传感器以便[1]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112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
6、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。并且收稿日期:2009-12-21作者简介:郭卫
7、(1955)),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@163.com。#76#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律的冲击或调制现象,主要是在齿轮或轴承出现严重故障时发生。局部异常齿轮的振动波形是典型的以齿轮旋转频率为周期冲击脉冲,如图4所示。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113齿轮箱故障的主要特
8、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
