变工况齿轮箱故障诊断方法综述

齿轮箱是机械传动链中的关键且故障多发部件,传统齿轮箱诊断方法难以对运行在变工况下的齿轮箱故障进行准确的检测和有效识别。综述了外对于变工况齿轮箱故障诊断技术、研究现状及进展,并简要讨论了变工况齿轮箱故障诊断方法的应用现状及可能的发展趋势。

齿轮箱是现代装备制造业中传递运动和调配速度的重要功能部件、同时也是故障多发部件。传统的基于振动测试的齿轮箱诊断技术设定工况常常是定转速、定载荷,并假设异常响应只来源于设备劣化或失效,通过对平稳工况下的齿轮箱振动信号进行处理、特征提取以及模式识别,实现齿轮箱状态监测与故障诊断。然而,实际上不少重要装备使用的齿轮箱运行工况并非通常设定的定转速、定载荷,而是变转速、变载荷的变工况。例如,当前1、5MW和2Mw的主流风力发电机组配备的风电增速齿轮箱、直升机用行星齿轮减速箱、各种车辆使用的变速箱、石化企业支持负荷调节的生产线上使用的齿轮箱等都运行在变工况之下。

对在这些场合应用的齿轮箱进行状态监测和故障诊断常常因为其运行工况的不稳定造成故障特征的动态变化,有时运行工况的变化在特征层的反映与故障引起的变化相似,增加了特征提取的难度,从而增加了有效监测、诊断及预测的难度。由于运行工况造成的信号不平稳与齿轮箱传动振动信号处理方法的平稳假设相违背,甚至会使一些在定转速、定载荷下强有力的处理工具变得无能为力。