變工況齒輪箱故障診斷方法綜述

齒輪箱是機械驅動鏈中的關鍵且故障多發部件,傳統齒輪箱診斷方法難以對運行在變工況下的齒輪箱故障進行準確的檢測和有效識別。綜述了外對于變工況齒輪箱故障診斷技術、研究現狀及進展,并簡要討論了變工況齒輪箱故障診斷方法的應用現狀及可能的發展趨勢。

  齒輪箱是現代裝備制造業中傳遞運動和調配速度的重要功能部件、同時也是故障多發部件。傳統的基于振動測試的齒輪箱診斷技術設定工況常常是定轉速、定載荷,并假設異常響應只來源于設備劣化或失效,通過對平穩工況下的齒輪箱振動信號進行處理、特征提取以及模式識別,提升齒輪箱狀態監測與故障診斷。然而,實際上不少重要裝備使用的齒輪箱運行工況并非通常設定的定轉速、定載荷,而是變轉速、變載荷的變工況。例如,當前1、5MW和2Mw的主流風力發電機組配備的風電增速齒輪箱、直升機用行星齒輪減速箱、各種車輛使用的變速箱、石化企業支持負荷調節的生產線上使用的齒輪箱等都運行在變工況之下。

  對在這些場合應用的齒輪箱進行狀態監測和故障診斷常常因為其運行工況的不穩定造成故障特征的動態變化,有時運行工況的變化在特征層的反映與故障引起的變化相似,增加了特征提取的難度,從而增加了有效監測、診斷及預測的難度。由于運行工況造成的信號不平穩與齒輪箱驅動振動信號處理方法的平穩假設相違背,甚至會使一些在定轉速、定載荷下強有力的處理工具變得無能為力。