设备检测-王伟-谢志江

1、设备检测-王伟-谢志江 设备状态监测与故障诊断 研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科 目：设备状态监测与故障诊断 教 师： 谢志江（教 授） 姓 名： 王 伟 学 号： xxxx年 4 月至xxxx年 7 月 考 生 成 绩： 卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩 阅卷评语： 1 设备状态监测与故障诊断 第一章、齿轮产生啮合频率的机理和齿轮故障诊断的方法 1.1激起齿轮振动的部分原因 . 4 1.1.1刚度激励 . 4 1.1.2啮合冲击 . 5 1.1.3节线冲击 . 5 1.2齿轮故障诊断的方法 . 5 1.2.1常见的齿轮故障形式 . 6 1.2.2齿轮的振动特征 . 6 1

2、.2.3齿轮故障诊断的常用方法 . 6 1.2.3.1细化谱分析法 . 6 1.2.3.2倒频谱分析法 . 7 1.2.3.3边频带分析法 . 8 第二章、滚动轴承故障分析 2.1.滚动轴承无故障特征频率 . 9 2.2.滚动轴承有故障特征频率 . 10 第三章、风电机齿轮箱状态监测与故障诊断系统分析 3.1.1知识库结构 . 11 3.1.2推理机的结构 . 12 3.1.3风电机齿轮箱的结构知识确定 . 13 2 设备状态监测与故障诊断 3.2风电机齿轮箱信号特征值 . 15 3.2.1风电机齿轮箱监测特征值的选定 . 15 3.2.2风电机齿轮箱故障特征值的选定 . 18 3.3专家启发

3、知识的确定 . 22 3.3.1监测特征值阑值的确定 . 22 3.3.2标准故障样本的确定 . 25 3.4 风机的齿轮箱监测与诊断硬件系统的设计 3.4.1风电机齿轮箱故障诊断专家系统的需求分析 . 31 3.4.2风电机齿轮箱故障诊断专家系统的硬件设计. 31 3 设备状态监测与故障诊断 第一章、齿轮产生啮合频率的机理和齿轮故障诊断的方法 1、齿轮产生啮合频率的机理 啮合频率是对一对啮合齿轮而言的，对单个齿轮是无意义的。 齿轮传动的特点是，啮合过程中啮合点的位置和参与啮合的齿数都是周期性变化的，这就造成了齿轮轮齿的受力和刚度成周期性变化，由此而引起的振动必然含有周期性成分。显然，齿轮的啮

4、合冲击，节线冲击，啮合刚度的变化是周期性的，而这个周期性变化的频率，就是转速频率f与齿数z的乘积(每秒的变化圈数由转速频率定，每圈的变化次数由齿数定，乘积就是每秒的变化次数)，也就是啮合频率fz，即 fc?f1z1?f2z2?n1nz1?2z2 6060式中， fr-齿轮的转速频率； z-齿轮的齿数； n齿轮转速。 对于没有缺陷的正常齿轮，刚度的周期性变化、啮合冲击及接线冲击是其振动的主要激励。 1.1激起齿轮振动的部分原因 1.1.1刚度激励 齿轮的啮合刚度是指整个啮合接触区中参与啮合的各对轮齿的综合刚度。单对轮齿的等效刚度为 k?k1k2 k1?k2式中 k1、k2主动轮和被动轮的单齿刚度

5、 刚度的变化主要有两个方面：一是在齿高方向随着啮合位置的变化， 4 设备状态监测与故障诊断 参与啮合的单一轮齿的刚度发生了变化；二是参加啮合的齿数随时间作周期性变化。例如对于重合度在1到2之间的渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧单部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理，单齿啮合时啮合刚度较小。 从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的啮合刚度就变化一次。啮合刚度的变化频率与齿轮的啮合频率相等，说明啮合刚度的变化是啮合频率产生机理之一。 1.1.2 啮合冲击 齿轮在啮合过程中，由于轮齿承载产生弹性变形，使得轮齿进入啮合点和退出啮合点与理论值发生偏差，因而在进入啮合和退出啮合时均会发生啮合冲击，啮合冲击的频率与啮合频率相等。说明啮合冲击也是啮合频率产生机理之一。 1.1.3节线冲击 齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动又有相对滑动。对于主动轮，啮合点从齿根移向齿顶，啮合半径逐渐增大，速度增高，而从动轮则恰好相反。主动轮和从动轮在啮合点上的速度差异形成了两者之间的滑动。在齿根部分，主动轮上啮合点的速度小于从动轮，因此滑动方向向下；而在齿顶部分，主动轮上啮合点的速度大于从动轮，因此滑动方向向上；在节线处，两轮上啮合点的速度相等，相对滑