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摘要：齿轮是现代工业中普遍应用的一种工业通用零部件，齿轮的种类数量多、使用量大，目前相当一部分工业机械都能用到齿轮。齿轮的传动一般是以齿轮箱的形式完成，齿轮箱是当下普遍采用的主要传动方式。即便齿轮从设计结构、材料选用以及制造应用等方面已经有一系列非常成熟规范的模式，但是依然不能完全防止比如齿轮的磨损、断齿点蚀、出现裂痕这一系列的常规问题。所以，观测齿轮的作业状况和深入探究齿轮的问题甄别以及问题的解决方式势在必行。
关键词：齿轮断齿 点蚀 润滑 振动特性 故障诊断
一、引言
齿轮箱是大量重要机器运作的基点部位，譬如发电机的加速箱、直升机主减速器、装甲车的运作构件等，齿轮箱在许多大型机器的运作中起着关键作用的。因为大型机械长时间在许多恶劣情况下运行特别轻易的发生各种问题，齿轮的故障发生占其中很大的部分，而且在这些情况中断齿以及点蚀是齿轮经常发生的并且是特别易于发生的问题。齿轮发生断齿和点蚀问题，不止能独立发生还经常会同时发生，造成断齿-点蚀综合障碍的发生。倘若没有尽快对发生的问题展开甄别处理就也许造成齿轮箱甚至机械的无效使用，给人们的生产以及生活造成很大的安全隐患和一定程度的损失。本文把齿轮的断齿—点蚀复合故障当做研究对象，对它的振动特征展开研究，还通过流形学习方式获得不同层次复合故障和独立故障的相关特点，利用分析差别类型和不同水平的问题特性对它们进行辨别。
二、齿轮断齿—点蚀复合故障振动特性分析与诊断研究
（一）齿轮断齿-点蚀复合故障润滑特性分析
润滑油在齿轮箱中有着至关重要的影响，它要满足在不同冷暖程度以及其他情况下于齿轮、轴承滚子、保持架等经常发生摩擦部位的抗磨、防锈、冷却、清洁等一系列需求。经过对齿轮箱不同程度低温试验研究，发现润滑油有高温和低温限制，不同温度下润滑油粘度不同，低温条件下较顺畅地流动可以给齿轮箱低温情况下的运转起到好的作用。在实践中通过油品的前后差异对比，以及参考使用技术规范中规定的换油周期，可以基本判定出润滑油是否临近老化变质期以及确定更换周期。
（二）齿轮断齿-点蚀复合故障动力学建模
把Spectra Quest企业的复合问题虚拟测验的齿轮箱作为研究事物，调整好齿轮具体参变量，经过计算获得齿轮的契合程度，经过数次优化，获得与现实情况相近的啮合刚度和阻尼。进而探究齿轮在运转契合的情况下发生的一般转变形式以及相关特征，经过利用加入次要齿轮完善了齿轮的弯度形式和齿轮的回旋变化的状况，并且经过应用问题图形形式的办法即利用 ADAMS软件中的碰触算法真实地效仿了齿轮的接触转变，分析探究了齿轮单故障以及综合故障在齿轮运转系统的起到的不同作用，创建齿轮断齿-点蚀复合故障与单故障的模拟系统。
（三）齿轮断齿-点蚀复合故障振动特性分析与诊断方法研究
在建模的基础上进行实验，进而研究齿轮断齿-点蚀复合故障振动特性和诊断方式。传统对于齿轮箱的问题识别，一般只好把加速度感应器设置在齿轮箱的表面测量震动讯号,因为振动讯号不能直接在被观测的齿轮上获得，所以也处于接收路径以及设施的其他部位震动的作用下，所获取的信号往往还有其他的噪音，这些外在因素阻碍了有用的讯息的传递。应用恰当的信息传递接收手段减少噪音的影响，获取有用的特点数据，是齿轮问题解决处理的重要条件。传统一般采用的齿轮问题处理方式有频带研究、 倒频带研究、解调分析等。目前提出了齿轮箱中齿轮问题甄别的高频共振方式。
第一，在获得发生问题动力学模拟的前提下，建立的模拟环境获取齿轮断齿或者点蚀单故障以及综合故障的回应讯息。第二，在时域统计指数中的多个特点指数，分析了齿轮的断齿或者点蚀单故障振动特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆选取了时域特点参变量研究了在多种不同程度、多种程度负载和多种独立转速条件下断齿-点蚀复合问题的振动时域特征。然后对断齿单故障、点蚀单故障和两者的综合故障展开了频带研究，发现了处于绝对偏差品级的故障研究检测方式，即在不一样的条件下断齿单故障、点蚀单故障和两者综合故障啮合频率和它的倍频情况中，经过和平时状况下的分析对比，能够获得不同严重性和不同形式的问题在啮合频率的哪一部位问题最是明显，在这个结论上配合问题讯息的特点就能够初级满足故障辨识的需求。
针对齿轮传动讯号表现的调制特征和拥有许多噪音的问题 ,第一要对齿轮箱的振动频率进行时域同步平均,算出同步平均讯号的频谱,过滤频带里的齿轮啮合频率和谐波，再辨别出齿轮问题冲撞引发的频率较高的共振部位，按照高频共振部位对频带作带通滤波，接着对滤除后的频谱做出逆傅立叶转换，获得剩余讯息，对剩余讯息进行包络检波，获取包络信息，再依据包络信息对齿轮展开问题辨识。此次齿轮问题识别方式是将齿轮发生问题冲撞激发的高频共振频谱当作带通滤波器的路径，对同时平均振动讯息展开带通滤波，接着通过包络检波，达到齿轮问题的甄别。因为这种甄别方式是将信噪比更高的高频共振数据当作甄别依据，所以精确程度更高。
实验表明随着高速齿轮箱问题严重性的增加，断齿-点蚀综合问题和断齿单故障的圆重叠部分慢慢减小甚至到无，问题相互的有关联系一直减少。综合故障与断齿单故障在问题后期可以呈现更加的甄别效果。随着齿轮箱转速的提升，严重性不一的断齿-点蚀综合障碍与断齿单故障的圆心转化更加突出，也就是说随着曲线的弯曲程度慢慢增加，问题特点变化也更显著。在齿轮箱出现断齿单故障时，它的总体特点更加显著，尤其是在高速齿轮箱故障前期和后期问题特点更加突出，再配合讯号问题特点分析，经过它和问题圆心的间距与所在问题圆的部位可以诊断综合障碍或是单故障甚至发生故障的严重性，进而给综合故障以及单故障的甄别和预想提供一种新型方式。
（四）齿轮断齿-点蚀复合故障与单故障之间的关联特性分析
通过流形实验方式展开数据研究分析，获得相应条件下的齿轮断齿、点蚀单故障和综合故障的问题特征和掌握它们互相的演变规律。经过断齿-点蚀复合故障和单故障两者的相关特征研究和演变形式的研究，总结出随着故障严重性的增加，单故障和综合故障的重叠部分慢慢减少，两者的相关程度也开始减小，断齿单故障与综合故障便可以在问题发生的前后期开展有效的甄别工作，并且点蚀单故障和综合故障可以在发生问题后较好的被诊断辨识。还总结出对于总体而言断齿单故障相关部位较为密集，尤其是在问题前期和后期问题特点更加显著，而点蚀单故障圆的部位和综合故障的部位全部发生了突出的转变，点蚀单故障只是在形成的前期故障特点显著。综上所述特点，配合事先获得的结论便能满足严重性不一综合故障和单故障互相甄别的需求。
三、结语
本文在建立了齿轮箱中各种仿真模拟实验的条件下，总结了齿轮箱中对齿轮各问题进行甄别的高频共振方式。这种方式把齿轮运转发生障碍冲撞引发的高频共振频率作为问题诊断的事依实据,区别于以往传统的齿轮故障分析诊断方式。现实的使用得出，此种方式可以真实地甄别齿轮箱中齿轮部分损耗的各种单故障以及复合故障，能够在齿轮箱的齿轮故障甄别处理中得以实际应用。
参考文献：
[1]杨高宏，成珩，齐有军.基于虚拟样机技术的齿轮故障特征提取方法研究[J].煤矿机械，2009.
[2]胡全.人型矿用挖掘机提升机构含裂纹轴齿轮接触有限元分析[D].吉林大学，2008.
[3]孔德文.大型齿轮传动装置动力学及故障诊断技术研究[D].吉林大学，2008.
[4]陈绍军.基于虚拟样机技术的大型风电机组齿轮传动系统冲击特性分析[D].华北电力大学，2008.
[5]李顺德，冯广斌，孙华刚.基于ANSYS/LSDYNA的齿轮副典型故障仿真分析[J].新技术新工艺，2010.
论文作者:李文海
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：齿轮论文; 齿轮箱论文; 故障论文; 发生论文; 方式论文; 部位论文; 频带论文; 《电力设备》2019年第19期论文;