基于虛擬儀器的大型高速齒輪箱故障診斷系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著中國航空業(yè)的發(fā)展，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的試驗(yàn)任務(wù)也日益繁重。試驗(yàn)平臺(tái)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷的非平穩(wěn)工況下工作，導(dǎo)致其故障風(fēng)險(xiǎn)高的特征開始日趨明顯。試驗(yàn)事故頻發(fā)不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失并嚴(yán)重的滯后了我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制進(jìn)度，制約我國航空業(yè)的發(fā)展。
　　目前常用商用軟件進(jìn)行試驗(yàn)平臺(tái)的故障診斷，但是商用軟件分析方法單一，且不具有針對(duì)性。其分析結(jié)果對(duì)故障成因和位置不清楚，不能從根本上解決發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的高故障率問題

2、。因此開發(fā)出一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并包含眾多分析算法的齒輪箱故障診斷系統(tǒng)是十分有必要的。根據(jù)試驗(yàn)平臺(tái)的傳動(dòng)參數(shù)和特征進(jìn)行有針對(duì)性的故障診斷和分析，以降低其故障率。
　　本文分析了試驗(yàn)平臺(tái)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和特征，同時(shí)選擇多種合適的分析算法進(jìn)行研究、優(yōu)化，力圖實(shí)現(xiàn)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)在非平穩(wěn)工況下的故障診斷。本文的主要工作有：
　　1.算法研究與優(yōu)化。對(duì)傳統(tǒng)分析方法，如：時(shí)域分析方法，F(xiàn)FT和功率譜分析進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，利用其分析結(jié)果可靠性高，性

3、能穩(wěn)定的特點(diǎn)對(duì)齒輪箱故障信號(hào)進(jìn)行初步分析。通過對(duì)包絡(luò)譜，細(xì)化譜，倒頻譜等一些進(jìn)階分析算法的研究，使之能夠適用于該類復(fù)雜設(shè)備在平穩(wěn)和非平穩(wěn)狀態(tài)下的故障診斷分析。由于，上述算法理論的局限性，在非平穩(wěn)信號(hào)處理方面效果不太理想。因此需要對(duì)一些較新的算法，如：瀑布圖分析，EMD經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和循環(huán)譜密度函數(shù)進(jìn)行分析，從根本上解決齒輪箱非平穩(wěn)狀態(tài)下故障診斷的需求。
　　2.基于 Labview的算法模塊研究。利用其中的信號(hào)分析模塊和數(shù)學(xué)模塊，實(shí)

4、現(xiàn)各種故障診斷算法。首次在Labview中，利用FFT抽取方法實(shí)現(xiàn)指定頻率的循環(huán)譜密度算法。
　　3.故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。利用先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)，搭建一套基于多分析方法的齒輪箱故障診斷系統(tǒng)。利用TDMS格式保存數(shù)據(jù)量巨大的振動(dòng)信息。通過對(duì)各個(gè)算法模塊的子VI前面板調(diào)用，來實(shí)現(xiàn)多種方法的調(diào)用分析。利用齒輪箱的歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行算法有效性檢測(cè)，同時(shí)通過對(duì)其歷史數(shù)據(jù)分析研究齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)缺陷。
　　本文中介紹的齒輪