循环自相关函数在风电齿轮箱试验台振动测试中的应用.pdf

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1、第10期机械设计与制造2012年10月MachineryDesign&Manufacture71文章编号：1001—3997(2012)10—0071-03循环自相关函数在风电齿轮箱试验台振动测试中的应用术韩振南王志坚(太原理工大学机械工程学院，太原030024)TheApplicationofCyclicAutocorrelationFunctionVibrationTestOfWindPowerGrowthGearboxHANZhen-nan，WANGZhi-jian(CollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTech

2、nology，Taiyuan030024，China)}ingwithari。Mdiagn。ds，cyclicaut。c。rrelationncf帆ecd￡。analyzethen。e．{；Throughanalyzingthe，neasureddata，the，。esuhhozsthatthenoeofwindp。2ergearb。c。，ne~fromin—i}shaft,parts6earingandgearmeshing．Theirr~ionalityof砒6enc^proe尼nallyfhefeasible{lcharacter￡csandfrequencymodMlat

3、i。s。“，℃esschaswidp。ergeczrb。．{；KeyWords：WindPowerGrowthGearbox；Vibration；Diagnose；CyclicAutocorrelationFunc一；l●、-—●t1iPo●—●n1-10，●●●1●⋯，．1～l“●，●1_1●1r0■～t舢—f、P—t●、●、～舢“．，●●1rj、，●、1ri●、0●舢“●“●1_1F、-jmI弓l言率多而复杂，因此用以上两种解调法不太合理。风力机故障中齿轮箱的故障占到五分之四，齿轮箱的质量为此选用了循环平稳理论中的循环自相关函数法进行分增速箱内部的振动信号常为调频、调幅信号，

4、齿轮箱故障诊断中会出现以啮合频率、轴承的内外圈故障频率为中心，以齿轮所在轴的篓2耄：量伯壁义譬’波的转频为调制频率的调制边频带从信号中提取调制f息，通过强矍：要之：妻包苎度和特征频率的对≥比来判断本实验台的噪声部位薹。尝试利用循环⋯自频中表现为不宜区分的频率成分；1而广义的解波滤波解调分析⋯—”⋯一”⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯在取绝对值、检波或平方过程中可能产混频效应。风电增速箱内2循环自相关函数的基本理论★来稿日期：2011-12—10★基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775157)；山西省归国留学人员摹金资助项目(2007233)72韩振南等：循环自相关函数在风电齿轮箱试验台振

5、动测试中的应用第l0期为：(，￡)：E{x(t)x(￡竹)}(1)240Hz，160Hz。相邻的频带差为8Hz，20Hz，显然在低频部分只含式中：r—滞后时间；E{}—数学期望；一复共轭。调制源信息，高频部分同时含载波和调制源频率。上式中的自相关函数是一个随时间t和时间延迟r变化的4实例分析量，无法使用时间平均去估计信号的均值，可以对(￡)进行以4．1风力发电机齿轮箱试验系统为周期的采样(即⋯，t-nTo，⋯，￡一2To，t—Tot，￡+To，t+2To，⋯，t+ttTo，某公司风力发电机齿轮箱试验台的结构，如图2所示。该增⋯)，采样后其值满足遍历性和平稳性，因此可以用样本平均代

6、替速齿轮传动系统具有三级传动装置，其中第一级行星轮系，为内统计平均来估计相关函数。啮合传动；第二、三级定轴轮系，为外啮合传动。高功率工况下工=未×丕)(2)作，齿轮箱的技术参数表，如表1所示。根据风力机试验台的结构特点，将十二支加速度传感器安装在齿轮和轴承的运转部位。采式中：(t，r)一周期函数，用Fourier变换可得：用SKF诊断系统的振动加速度传感器，将SKF控制系统存人数(∽)=∑(r)e_，=∑(r)(3)据库中监测数据，利用SQLsever软件转化成Matlab所能识别的数据分析格式，然后将数据导人Matlab的循环自相关函数进行其中的。为即包含了1的各次谐波，式(3

7、)中的分析。采样点数取1024，采样频率为10000Hz，输出齿轮轴的转Fourier系数为：动频率为28．8(调制频率)，末级大齿轮啮合频率为633(载波频(r)：』(，r)edt(4)率)，中间级齿轮轴转动频率为7．o4(调制频率)，中间级大齿轮啮合频率为154．8(载波频率)，其高速部分轴承转速与故障频率的将(2)代人(4)，得：数据，如表2所示。(r)=)(5)式中：(r)—频率为。的循环自相关强度，同时又是滞后时间的函数，所以a()还称为循环自相关函数。由于a(f)≠0