其頻率特征
齒輪箱的故障形式是多種多樣的, 但齒輪箱主要是由齒輪、軸承、軸和箱體等幾部分組成的, 因此對齒輪箱工作狀態(tài)的監(jiān)測識別可以分為對這些零部件的工作狀態(tài)的監(jiān)測識別。由于各個組件結(jié)構參數(shù)等的不同, 各個零部件所引起的振動信號的頻率、幅值是不同的。所以當某一部件出現(xiàn)故障時就會出現(xiàn)特定與其相對應的振動信號, 通過對振動信號的分析就能得出齒輪箱的故障范圍和性質(zhì)。下面就各個部件出現(xiàn)故障時的振動信號特征進行介紹。
4.1 齒形誤差
當發(fā)生齒形誤差時,齒輪箱箱體振動信號的主要表征是以齒輪齒合頻率為載波頻率,齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻為調(diào)制頻率的齒合頻率調(diào)制。一般齒形誤差產(chǎn)生的調(diào)制邊帶窄,以一階轉(zhuǎn)頻率調(diào)制為主,且邊頻帶的幅值較小。當齒形誤差嚴重時,由于激振能量較大,激勵起齒輪固有頻率,出現(xiàn)以齒輪各階固有頻率為載波頻率,齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制。
如圖4 所示,某齒輪箱由于齒形誤差大激起以768.13Hz 為中心頻率,以齒輪軸轉(zhuǎn)頻14.00Hz 為調(diào)制頻率的調(diào)制現(xiàn)象,如圖5 所示,經(jīng)小波分析處理后的齒形誤差頻帶能量歸一化的分布圖。
4.2 斷齒
當發(fā)生斷齒時,齒輪箱箱體振動信號的主要表征是以齒輪齒合頻率為載波頻率,齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒合頻率調(diào)制,調(diào)制邊帶寬而高;以齒輪各階固有頻率為載波頻率,齒輪坐在軸的轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制,調(diào)制邊帶寬而高。如圖6所示, 某齒輪斷齒后,在解調(diào)譜中發(fā)現(xiàn), 出現(xiàn)以中間軸轉(zhuǎn)頻11.07Hz 為調(diào)制頻率的調(diào)制現(xiàn)象。如圖7 所示,經(jīng)小波分析處理后的斷齒的頻帶能量歸一化的分布圖。

5. 試驗驗證
利用上述系統(tǒng),對汕尾紅海灣風電場的單臺風電機組進行了測試。