_行星齿轮箱齿轮分布式故障振动频谱特征

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1、第33卷第2期中国电机工程学报Vol.33No.2Jan.15,20131182013年1月15日ProceedingsoftheCSEE©2013Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013(2013)02-0118-08中图分类号：TH17文献标志码：A学科分类号：470·30行星齿轮箱齿轮分布式故障振动频谱特征12冯志鹏，褚福磊(1．北京科技大学机械工程学院，北京市海淀区100083；2．清华大学精密仪器与机械学系，北京市海淀区100084)VibrationSpectralCharacteristicsofDistributedGearFaultofPlane

2、taryGearboxes12FENGZhipeng,CHUFulei(1.SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechanology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)ABSTRACT:Athoroughunderstandingofthevibrationsignal0引言spectralstructureishelpfulforf

3、aultdiagnosisofplanetary行星齿轮箱在风力发电机组的传动系统中应gearboxesviacommonyeteffectivespectralanalysis.用广泛。在实际运行过程中，行星齿轮箱不仅承受Consideringboththeamplitudemodulationandthefrequencymodulationeffectsduetogearmanufacturingerrorsor动态重载负荷，而且运行工况变化频繁，是整个动distributedfaults,aswellastheamplitudemodulationcaused力传动链中的薄弱环节，其中

4、太阳轮、行星轮、齿bythepassingeffectofplanets,signalmodelsofnormaland圈等关键零部件容易出现损伤故障，因此，对其开distributedfaultcasesandtheirFouriertransformsweregiven,展监测诊断对于保障风力发电机组安全高效稳定andthespectralcharacteristicsweresummarizedinclosed运行至关重要。但是，目前提出的一些风力发电机form.Meanwhile,explicitequationsforcalculatingthe组故障诊断方法主要针对发电机、风力机叶

5、片、以characteristicfrequencyofdistributedgearfaultwerededuced.[1-4]及传动系统中的轴承和定轴齿轮箱等，对于行星Thetheoreticalderivationswerevalidatedusingexperimental齿轮箱的研究则比较少见。datasets.Accordingtothetheoreticalderivations,thenaturallydevelopedgearfaultinaplanetarygearboxwasdetectedand对于定轴齿轮箱故障诊断，人们开展了长期深located.入的研究，提出了时间

6、同步平均、包络解调、倒谱、小波变换、Cohen类时频分布、Hilbert-Huang变换KEYWORDS:windturbine;planetarygearbox;distributed[5-6]fault;vibrationsignalmodel;characteristicfrequency;和盲源分离等多种诊断方法。虽然这些研究成果modulation;Fourierspectrum对于行星齿轮箱故障诊断具有重要的参考借鉴价值，但是，行星齿轮箱的独特结构和运动特点使得摘要：深入透彻地了解振动信号的频谱结构，有助于通过简单易行的频谱分析对行星齿轮箱进行故障诊断。考虑齿轮制其振动信号比定轴齿

7、轮箱更为复杂，故障诊断难度[7]造误差和分布式故障对啮合振动的调幅调频作用、以及行星较大，仍然存在许多问题值得深入研究。轮通过效应对振动测试信号的调幅作用，建立了行星齿轮箱行星齿轮箱一般由太阳轮、行星轮、齿圈和行正常和分布式故障状态下的振动信号模型，推导了频谱解析星架组成。通常情况下，齿圈固定不动，太阳轮绕表达式。给出了太阳轮、行星轮和齿圈分布式故障特征频率自身的中心轴线旋转，行星轮不仅自转，还围