齿轮箱故障诊断的阶次分析方法研究

齿轮箱故障诊断的阶次分析方法研究
作者：陈恩伟， 刘正士， 王勇， 陆益民
作者单位：合肥工业大学机械与汽车工程学院 合肥 230009
1.学位论文王远程阶次分析在齿轮变速箱故障诊断中的应用2006
汽车齿轮箱故障诊断仪的研制开发对于提高我国汽车齿轮箱的生产水平提高具有重要的意义。

振动理论分析的不断成熟与完善为齿轮箱故障诊断仪的开发提供了坚实的理论基础。

阶次分析是基于FFT的一种时频转换谱分析，它是变速旋转机械体振动分析的最重要的一种方法。

本文围绕上海汽车齿轮厂齿轮箱故障诊断仪开发这一项目，具体阐述了阶次分析在齿轮箱故障诊断中的应用。

同一般的齿轮箱故障诊断分析文章相比，本文更注重实际现场问题分析，省去了大量冗余的理论叙述，主要内容如下：首先，通过绪论介绍了当前齿轮箱故障诊断常见的方法、LabVIEW编程语言以及齿轮箱故障诊断中碰到的困难。

其次，研究了阶次分析的理论基础，着重解释说明了如何通过重采样和傅立叶变换得到阶次分析以及它和常见谱分析之间的内在联系。

第三，着重叙述了齿轮箱故障诊断中的数据采集系统，稳定、合理、高速的数据采集系统是实现阶次分析的前提。

第四，通过实际的现场分析来说明阶次分析在齿轮箱故障诊断中能解决的一些问题。

最后，总结回顾了阶次分析的实现过程并展望齿轮箱故障诊断的发展方向。

综上所述，本论文的闪光点在于将LabVIEW测试编程语言和齿轮箱故障诊断相结合，立足于生产线上新型齿轮箱快速在线故障诊断，通过阶次谱分析的应用，将抽象的振动理论分析转化为实际齿轮箱故障诊断仪开发，为今后的齿轮箱故障诊断仪开发提供重要的参考依据。

当然，在这一过程中，不可避免地遇到了更多、更具体的问题，这些都将在正文中详细叙述。

2.期刊论文李辉.郑海起.唐力伟.LI Hui.ZHENG Hai-qi.TANG Li-wei齿轮箱升降速过程阶次倒谱故障诊断方法研
究-湖南科技大学学报（自然科学版）2007,22(1)
齿轮箱升降速过程中的振动信号包含有重要的参考信息,研究该过程中的振动信号,有助于识别齿轮箱的故障.将常规的倒谱分析技术与阶次分析相结合,提出了阶次倒谱的齿轮箱故障诊断方法.首先利用重采样技术,将时域非平稳信号转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行倒阶次谱分析,就可提取齿轮的故障特征.实验分析结果表明该方法能有效地识别齿轮的故障类型.图8,表1,参8.
3.期刊论文李辉.郑海起.唐力伟.Li Hui.Zheng Haiqi.Tang Liwei瞬时频率估计的齿轮箱升降速信号阶次跟踪-
振动、测试与诊断2007,27(2)
提出了基于瞬时频率估计的齿轮箱升降速信号阶次跟踪的新方法.首先对振动信号进行经验模态分解得到信号的固有模态函数,再求各个固有模态函数的Hilbert变换,得到信号的瞬时频率,从而直接从振动信号得到参考轴的转速信号,然后根据参考轴的转速信号对时域振动信号进行等角度重采样,最后对重采样信号进行阶次分析.通过仿真信号和对齿轮磨损故障实验信号的分析,表明该方法能有效地诊断齿轮的故障.
4.期刊论文田昊.唐力伟.田广.张彦.TIAN Hao.TANG Li-wei.TIAN Guang.ZHANG Yan基于核独立分量分析的齿轮
箱故障诊断-振动与冲击2009,28(5)
独立分量分析是近几年发展起来的基于信号高阶统计特性的分析方法,它是指从多个源信号的线性混合信号中分离出源信号的技术,但目前的算法在处理非线性变化的信号时还有一定的局限,而基于非线性函数空间的ICA方法-KICA,即核独立成分分析,可以解决这一问题.与传统的ICA方法相比,KICA方法具有更好的灵活性和鲁棒性.文章介绍了核独立分量的基本原理,并进行了仿真说明,最后结合包络阶次方法对齿轮箱实测的瞬态声音信号进行了分析,找到了故障特征,验证了该方法的有效性.
5.期刊论文李辉.郑海起.杨绍普.LI Hui.ZHENG Haiqi.YANG Shaopu齿轮箱起动过程阶次倒双谱故障诊断方法-
北京交通大学学报（自然科学版）2008,32(4)
针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点,将常规的阶次分析与倒双谱技术相结合,提出了基于阶次倒双谱的齿轮箱故障诊断方法.首先对齿轮箱升降速瞬态信号进行时域采样,再对时域非平稳信号进行等角度重采样,转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行倒双谱分析,就可提取齿轮的故障特征.通过对齿轮齿根裂纹故障实验信号的分析,表明阶次倒双谱分析能有效地诊断齿轮的裂纹故障.
6.期刊论文李辉.郑海起.唐力伟.Li Hui.Zheng Haiqi.Tang Liwei基于阶次双谱的齿轮箱升降速过程故障诊断研
究-中国机械工程2006,17(16)
针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点,将常规的阶次分析与双谱分析技术相结合,提出了基于阶次双谱的齿轮箱故障诊断方法.首先对齿轮箱升降速瞬态信号进行时域采样,再对时域信号进行等角度重采样,转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行双谱分析,就可提取轴承的故障特征.通过对轴承内圈故障实验信号的分析表明,该方法能有效地识别轴承的故障.
7.期刊论文栾军英.杨通强.郑海起.唐力伟.靳秀文.LUAN JunYing.YANG TongQiang.ZHENG HaiQi.TANG LiWei.
JIN XiuWen非定比传动机械的计算阶次分析-机械强度2006,28(z1)
研究非定比传动旋转机械非稳态信号的分析方法.由于可以避免传统频谱分析的"频率模糊"现象,阶次分析方法常被用来分析转速不稳定的机械信号.对传动比不确定的机械系统进行信号分析时,由于系统中存在不同的轴频,单一的阶次分析将难以满足要求,需进行多轴阶次分析.文中介绍多轴阶次分析的计算方法,对等时间间隔采样的信号,利用插值算法实现角域重采样,并在此基础上实现计算阶次分析.实例证明该方法可以在阶次域内将与不同轴频相关的信号进行分离,有效识别系统工况.
8.期刊论文田昊.唐力伟.陈红.杨通强.张磊.Tian Hao.Tang Liwei.Chen Hong.Yang Tongqiang.Zhang Lei基于
瞬态声与阶次倒谱的齿轮箱故障诊断-振动、测试与诊断2009,29(2)
针对自行火炮实车测试中无法得到稳态信号的制约,以及常规的振动测试方法无法实现非接触、不解体、无损在线检测的弊端,提出了利用瞬态过程中的声音信号对齿轮箱进行故障诊断,并将阶次分析和倒谱分析相结合提出了阶次倒谱分析,来克服传统傅里叶变化不能分析非稳态信号的不足.结果表明,此方法可以有效地克服"频率模糊"现象.通过对齿轮箱齿面磨损故障诊断试验,并将声音信号与振动信号进行对比分析,证明了此方法的有效性和优越性.
9.期刊论文李辉.郑海起.唐力伟.LI Hui.ZHENG HaiQi.TANG LiWei阶次包络谱在轴承故障诊断中的应用-机械强
度2007,29(3)
旋转机械的升降速过程包含丰富的状态信息,因而旋转机械的升降速过程对于旋转机械的故障诊断具有独特的价值.将常规的阶次分析技术与包络谱相结合,提出基于阶次包络谱的齿轮箱故障诊断方法.首先对齿轮箱升降速瞬态信号进行时域采样,再对时域信号实行等角度重采样,转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行包络谱分析,就可提取轴承的故障特征.通过对轴承内圈、外圈故障实验信号的分析,表明该方法能有效诊断轴承的故障.
10.期刊论文李辉.郑海起.唐力伟.LI Hui.ZHENG Haiqi.TANG Liwei基于阶次双谱分析的齿轮故障诊断研究-应
用基础与工程科学学报2007,15(3)
针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点,将双谱分析技术与阶次谱分析相结合,提出了阶次双谱的齿轮箱故障诊断方法.首先对齿轮箱升降速瞬态振动信号进行时域等时间间隔采样,再对时域信号实行等角度间隔重采样,转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行双谱分析,就可提取齿轮的故障特征.通过对齿轮齿根裂纹故障实验信号的分析,表明阶次双谱分析能有效地诊断齿轮的裂纹故障.
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