基于振动分析的旋翼试验台变速箱故障诊断

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1、总第193期直升机技术GeneralSerialNo.1932017年第3期HELICOPTERTECHNIQUENo.32017文章编号:1673-1220(2017)03-046-04基于振动分析的旋翼试验台变速箱故障诊断刘正江，陈焕，李新民，黄建萍(中国直升机设计研究所，直升机旋翼动力学国家重点实验室，江西景德镇333001)摘要变速箱作为旋翼试验台传动系统的关键部件，结构复杂且设计要求高，在高速运行过程中容易出现振动、噪声异常等故障现象。介绍了国内外变速箱故障诊断的主要方法，给出旋翼试验台变速箱的结构设计以及质量不平衡的理论模型，对运转过程

2、出现的振动异常进行了频谱分析和故障定位，结果表明振动异常主要由变速箱输入轴的质量不平衡引起。关键词振动;旋翼;试验台;变速箱;故障诊断中图分类号:V216.8文献标识码:AGearboxFailureDiagnoseofRotorTestStandbasedonVibrationAnalysisLIUZhengjiang，CHENHuan，LIXinmin，HUANGJiangping(ChinaNationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics，ChinaHelicopterResearchandDeve

3、lopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractGearboxisthekeycomponentofrotorteststandtransmissionsystem，it’sverycompli-catedwithhigherdesignrequirements，anditwillfailwhenworkingonveryhighspeed.Firstly，thepresentresearchstateoffailurediagnoseforthegearboxwasreviewed.Theframe

4、worddesignandthemodelofunbalanceforthegearboxwerealsogaveout，andthenthespectrumanalysisforabnor-malvibrationdataduringtestingandthelocationforthisfailurewerepresented.Finally，itwasshownthatthemainsourceforoutofwayvibrationofthegearboxwasalmostfromthemassimbal-anceoftheinputsha

5、ft.Keywordsvibration;rotor;teststand;gearbox;failurediagnose系统的工作效率，电机输出一般都要通过变速箱进0引言行减速以匹配到相应尺寸旋翼的额定转速。如果试旋翼试验台是进行旋翼气动和动力学性能研究验台除具有常规单旋翼试验功能外还能够进行倾转的常规设施，而综合考虑试验台的结构布置和动力旋翼试验以及横、纵列式试验，则变速箱还需要具备收稿日期:2017-06-05基金项目:国防基础科研计划(∗∗∗0110047)资助作者简介:刘正江(1974-)，男，江西上饶人，硕士，高工，主要研究方向:直升机旋

6、翼试验技术研究。2017年第3期刘正江，陈焕，李新民，等:基于振动分析的旋翼试验台变速箱故障诊断·47·换向、同步以及多级变速的功能，这样一来，变速箱法，该方法具有可靠性高、操作使用简单的优点，而的结构就变得相当复杂。且随着现代信号处理及谱分析技术的发展和工程应变速箱一般包括了输入轴、输出轴、支撑轴承和用，该方法得到了越来越广泛的应用。轴承座以及变速齿轮对。如果要进行换向，则需要2试验台变速箱不平衡机理分析增加中间轴以及相应的轴承、轴承座和换向齿轮对。上述部件除轴承座外，都是属于旋转件，如果设计、变速箱不平衡按发生的过程分为原始不平衡、加工不到位或

7、长期工作在恶劣环境下，必然会出现渐发性不平衡和突发性不平衡，按机理可分为静不各种故障。有统计研究表明，机械传动系统的故障平衡、偶不平衡和动不平衡。其根源是质心和旋转80%是由变速箱引起的，而变速箱80%的故障来源中心不重合，从而产生方向和大小呈周期性变化的[1]于齿轮轴的质量不平衡。因此，对工作状态异常交变力，最终引起异常振动。的变速箱进行状态监测、好坏或故障等级评判以及为分析方便，整体上可以把变速箱简化为一个故障定位，是保证试验台安全运转不可或缺的环节。两端由轴承座支撑的转子，其转子系统受力示意图见下图1。1变速箱常见失效形式及故障诊断方法F(t

8、)1.1变速箱常见失效形式ωt齿轮的失效形式主要有:齿面颗粒磨损、腐蚀磨损以及齿轮端面冲击磨损，齿面的冷、热胶合和擦ωc伤