【船舶动力轴振动信号变速箱故障信号分析案例1900字】

船舶动力轴振动信号变速箱故障信号分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24379船舶动力轴振动信号变速箱故障信号分析案例 14311.1齿轮信号的采集 125221.1.1实验台系统参数 1217471.1.2采样频率选择 2292541.1.3测点分布情况 2251261.2实测信号分析 3122681.2.1荷兰Lemmer泵站二号泵齿轮箱信号数据分析 3203751.2.2实验室二级工业齿轮箱信号数据分析 5齿轮信号的采集实验台系统参数本文所用实验台由三相电机、转矩转速仪、双跨单转子轴系、滚动轴承座、轴系负载盘、径向加载、传感器安装支架、平衡二级减速齿轮箱、制动加载器、联轴器、平台底板、系统控制柜、故障套件组成。安装方式及位置如下图5-1所示。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s11实验台实验台的控制核心为可编程PLC，通过控制柜可设定转速。该三相异步电电动机功率为3KW，提供0~3000转/分的转速。二级平行轴减速齿轮箱长385mm，宽215mm，高265mm，速比为8:1。齿轮箱内齿轮包括有齿轮断齿、点蚀、表面磨损、齿根裂纹故障的齿轮组。采集卡选用USB接口的一张四通道NI9234采集卡，传感器选用4个PCB加速度传感器。如图5-2。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s12NI采集卡采样频率选择取样频率定义为传感器在单位时间内采集的离散数据量。例如采样频率为12800赫兹，那么意味这一秒内接收的离散数据点个数为12800个。工程学信号采集。当采样频率过高时，单位时间内的数据长度会增加，但是用快速傅立叶变换求频谱时，会导致其分辨率降低。如果取样频率过低，在单位时间内数据长度会减少，一些重要的数据点可能遗漏，信号特征将不完整。由仙农采样定理可知这个现象可以称为频率混叠。应该怎样避免以上情况呢？该问题在取样频率大于或等于观测信号所含频率组分的最高频率2倍时得到解决。。一般取3~4倍测点分布情况传感器安装位置越准确反映机械设备问题越灵敏。该齿轮箱为工业用二齿轮减速器，安装位置有一定限制。本节所用实验装置二级齿轮减速箱周围的测点如图5-3。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s13测点安装位置表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11测点位置测点测点方向测点位置1Z输入轴轴段基座处2Z测点4的对称处3Z测点1的对称处4Z输出轴轴段基座处实测信号分析荷兰Lemmer泵站二号泵齿轮箱信号数据分析现有数据集technofysica_sets_tudelft中的2号泵在无载荷情况下通道3和7通过低通滤波后得到信号数据，使用了AlexanderYpma的《Learningmethodsformachinevibrationanalysisandhealthmonitoring》一文。。该齿轮箱输入端转速16.62Hz，第一个齿轮齿数为13，啮合频率216Hz。啮合频率算法G函数选取，收敛门限设置为10-6ADDINNE.Ref.{E97F5C7B-90B5-4383-AA62-93D71B25ABA9}[30]。分离前后波形如图5-4。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s14分离前后波形对比分离前后RMS频谱如图5-5。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s15分离前后RMS谱实验结果分析：通道3的传感器安装在传入轴附近，通道7的传感器布置于减速大齿轮的基座上。轴的转速为16.6Hz。从分离前频谱可以看出，啮合频率为216.4Hz。啮合频率被转频调制后出现232.8Hz的频率。结果表明，两倍频和多倍频的啮合频率都出现在频谱中，这可归结为载荷不均匀所致。齿轮箱其他部件的啮合频率和振动频率发生共振。产生幅值调制后的频率为285.9Hz，可以根据振源特征分析出齿轮存在点蚀故障。轮齿啮合能量的传递呈递减趋势。所以在通道7上的啮合频率和倍频的幅值相对通道3来说更小。285.9Hz频率在通道7上幅值放大，是因为齿面发生点蚀，导致齿轮传动到此处产生脉冲，能量的突然爆发285.9Hz这个经过调制后的信号幅值增大。分离后的信号波形图幅值和频谱幅值都降低了，这一点与仿真实验中结果相同。下面计算啮合频率与其他关键频率的峰值之比。如表5-2和5-3所示。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s12通道3特征频率与啮合频率的峰值比通道3分离前分离后232.8/啮合频率0.3480.299285.9/啮合频率0.5790.402432.8/啮合频率0.5060.528表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s13通道7特征频率与啮合频率的峰值比通道7分离前分离后232.8/啮合频率0.3720.324285.9/啮合频率1.331.54432.8/啮合频率0.3070.180与啮合频率峰值之比可以侧面反映分离前后的能量比。如果减小，说明分离后该频率对应故障特征信号减弱。反之如果增大，说明对应故障特征信号增强。从表中数据可知，对于通道3来说，信号经过BSS处理后，转频调制信号以及共振信号可以看出受到抑制，倍频信号被加强。对应的故障特征表现为，不对中故障被突出，其原因是接近传入端，载荷不平衡表现更强。对于通道7来说，分离后转频调制信号减弱，共振信号加强，倍频信号减弱。从故障特征表现解说为，由于传感器7更接近齿轮啮合处，点蚀故障更加突出，其原因是。这些结果与AlexanderYpma文章中看到的结果是一致的，说明此以负熵为优化核心的BSS算法在实际齿轮箱故障的诊断中存在有效性。实验室二级工业齿轮箱信号数据分析以12800Hz频率为采样频率采集齿轮箱振动信号5秒，转速通过机柜调至20Hz，输入端齿轮即小齿轮齿数为20。计算此时的啮合频率为400Hz。分析测点1以及测点4。算法G函数选取，收敛门限设置为10-6。分离前后波形图如图5-6。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s16实验台齿轮箱分离前后对比分离前后RMS频谱图如图5-7。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s17实验台齿轮箱分离前后RMS