同步齿轮箱初始故障在线监测与诊断装置研究

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1、同步齿轮箱初始故障在线监测与诊断装置研究摘耍：该装置提出一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断的装置，即可以在设备的运行中或基本不拆卸全部设备的情况下监测出问题的装置。该装置与故障诊断专(家)系统与诊断技术相结合，使监测系统的安全性和稳定性得到保障，更便于工作人员操作使用。关键词：变参数共振解调信号处理箱；专家系统中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：1672-3198(2012)03-0245-021刖§为了了解和掌握设备在使用屮的状态我们往往需要在设备进行不拆卸的情况下对其进行检测，然后通过检测的数据以及依靠人工经验等手段对设备进行诊断。本专家系统的0的就是实现计算机对机械

2、的自动诊断，尽量减轻、代替部分技术人员的工作。该装置旨在克服人工技术不准确的缺陷，提供一种便于操作的、可早期发现设备故障及原因、并早期预报设备发展情况的这样一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置。2装置构成状态监测与诊断主要原理是通过监测振动信号对故障进行分析，主要有硬件和软件两个部分，考虑监测设备的可扩充性，在实际安装中要根据需要安装监测齿轮箱的数量，设备增加时只需要增加传感器和采集模块便可。2.1硬件部分（1）传感器。选择量程50g,频响1.2-4000HZ的加速度传感器。（2）数据采集器。由A/D卡、变参数共振解调信号处理箱构成，其中前者主要采集车辆振动、速度等数据，后者

3、主要采集抗混滤波频率设定,放大倍数选择、冲击信号监测等数据。（3）中心服务器。中心服务器的关键就是数据库，数据库应选择扩展性良好、支持分布式计算和集群的数据库。甲骨文公司是世界上最流行的关系数据库系统，它是物理上存放于网络的多个ORACLE数据库，逻辑上可以看成一个单个的大数据库。需要时只需将该角色授予一个用户或一组用户，这样可以降低安全机制的负担和成本。（4）硬件连接图。如图1所示，即将几个加速度传感器分别装在同步齿轮箱需要检测的位置，然后将他们输出的端与第一N路多路开关及第二N路多路开关的输入端联接，其中，第一N路多路开关的输出公共端“COM”与变参数共振解调信号调理箱相连，连

4、接点是第一子系统和第二子系统的同号输入端“山+”，相对应的，第二N路多路开关的输出公共端“COM”与反号输入端“IN-”联接。子系统内部接线是：第一子系统输出端AH0、AH2分别与A/D转换卡的输入端BH0~BH2对应连接；相对应的，第二子系统的输出端与转换卡的输入端BH3^BH5对应连接。A/D转换卡的输出端D0〜D2n-l通过总线与主控机的PCI扩展槽连接，最后，主控机通过以太网与服务器连接。该系统包括装在主控机中的专家系统，以NI-Labview为信号处理软件平台，使得整个系统在长期连续运行的过程中不会出现不止常或死机的现象，具有很高的品质。该软件是利用硬件部分监测同步齿轮箱

5、的振动情况，通过传感器将被测部位的信号通过信号调理箱对信号进行处理之后传入软件系统进行波形分析处理得出结论。2.2.1波形分析专家系统根据精密诊断分析可供运行管理人员参考，它将直接给出同步齿轮箱工作不正常时的故障信息。如图2,即实际应用的监测画面，英分析过程如下：首先，由检测装置将齿轮箱的震动信号转换为电信号后经数据采集器把电信号转换为1024点的时间序列；其次，将此1024点的数字信号进行信号处理，该处理过程分为两部分，一部分是时域分析，另一部分为频域分析，在齿轮箱工作不正常时可以打开系统分析软件，通过观察振动的时域波形和频域波形进行分析，也就是说，它们都建立在对波形的分析之上的

6、。下面来介绍一下这两种波形分析。2.2.2时域波形分析根据现场的实际情况设定报警上限参考值（关于报警系统后面再做研究），然后给出关键测点的共振解调输出的参考值。波形分析的数据主要是给出“幅域参数均值”、“均方根值”、“峰值”、“峰峰值”以及“自相关分析值”和“互相关分析值”等等。将这些数值与参考值进行比较，显示各测点振动的波动曲线，观察波动曲线，得出振动的结构分布和总体形状。在这个分析中要运用多种分析方法，不同信号有不同的自相关函数，这是利用自相关函数进行故障诊断的依据。対经过A/D变换的数字信号而言,采样所得的是一组离散数据，那么系统中有各种数据均值、均方根值、方差、最大值、最小

7、值、自相关函数、互相关函数的计算公式，由于当有故障的时候，特别是冲击故障时，自相关函数就会冇较大的峰值。将分析计算出来的结果送入故障症兆分析推理机软件中，如果解调峰值超出了正常值两倍说明齿轮箱有故障。2.2.3频域波形分析频谱图是频域波形分析的最终结果，若有松动现象，则解调峰值高并且一倍频的幅值较大；若解调峰值高并且频谱中会冇轴承的故障特征频率说明轴承有故障；若齿轮箱有故障特征，那么，一倍频域信息明显，幅度值高且伴有明显的二倍频和三倍频。以轴承为例，轴承外圈与滚动体出