基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断实验台设计..doc

#工艺与装备#文章编号:1001-2265(2010)06-0076-03组合机床与自动化加工技术基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断实验台设计郭卫,卫慧娟(西安科技大学机械工程学院,西安710054)摘要:在齿轮箱故障诊断实验台的设计中,系统以工作台、传感器、信号调理器、数据采集卡、PC机为硬件开发平台,以LABVIEW为软件开发平台,将虚拟仪器技术运用到齿轮箱的故障诊断系统中,使得系统测试、显示和诊断功能更为强大。关键词:齿轮箱;虚拟仪器;故障诊断中图分类号:TH16;TG65文献标识码:ATheDesignoftheGearboxFaultdiagnosistest-bedBasedonVirtualInstrumentTechnologyGUOWe,iWEIHu-ijuan(SchoolofMechanicalEngineering,,,China)Abstract:InthedesignproposaloftheFaultDiagnosisofGearboxTes-tbed,workstations,sensors,signalcond-itionunits,dataacquisitioncard,posedthehardwaredevelopmentplatformofthesystem,takingLABVIEWassoftwaredevelopmentplatform,andthevirtualinstrumenttechnologyisappliedtothegear-boxfaultdiagnosissystem,whichmakesthesystemtesting,:gearbox;virtualinstrumenttechnology;faultdiagnosis0引言齿轮是传递运动和动力的常用机构,在机械设备中占有重要地位。随着现代化机械设备的大型化复杂化,其工况监测与故障诊断技术也变得越来越重要。据统计,由于齿轮失效引起的机械设备故障约占1013%,在变速器中齿轮损坏的比例最大,达60%。齿轮在工作时,伴随振动的产生,若发生故障时,通常引起振动异常增大,振动信号的能量分布发生变化。因[1]此,常利用振动分析法来诊断齿轮箱的故障。然而,在现场的检测过程中由于噪声等因素的干扰,使得对齿轮箱的故障诊断就困难了。因此,要成功实现机械设备的状态检测就必须依靠数字信号处理技术和对机械结构的特性分析,在模拟实际工况时对齿轮箱进行故障振动检测,提取齿轮各类故障信号,并对此进行分析和处理,进而判断故障情况。这也是实现齿轮箱故障检测和诊断的研究基础。本文结合以往齿轮箱实验台情况,从齿轮失效原因出发,模拟齿轮故障产生的工况条件,结合LabVIEW软件平台,开发能够实现齿轮箱故障诊断的监测诊断系统。1实验台硬件平台的搭建111实验台结构需求分析齿轮的故障形式很多,系统通过对齿轮工况条件进行模拟,要创建齿轮能够发生故障的仿真环境。为实现实验研究的需求,齿轮箱实验台必须满足如下基本条件:(1)齿轮易于拆卸,能对不同类型的故障进行实验;(2)实验台设计必须能方便的安装上传感器以便获得真实的测试信号。另外,可以考虑实验台的可扩展性能,方便今后研究其他因素(如:轴、带等)对齿轮的影响。112实验台机械结构设计分析和工作原理实验台结构如图1所示,驱动部分由电机实现,电动机的采用普通三项异步电动机,减速部分采用带轮减速。原理如图1所示。试验台负载采用的为发电机,试验台可以连续运转,大大方便了对齿轮进行故障检测,而且传动过程较为简单,实验台容易搭建。为便于振动信号的采集与处理,二级减速机的类型选择是斜齿轮减速机。并且收稿日期:2009-12-21作者简介:郭卫(1955)),男,陕西黄陵人,西安科技大学机械学院院长,教授,硕士生导师,主要从事现代制造技术、故障诊断及测试控制等方面的研究,(E-mail)whj0201@。##2010年第6期用带轮减速,降低实验台的成本。#工艺与装备#(3)信号是非周期性信号。采集信号中出现无规律的冲击或调制现象,主要是在齿轮或轴承出现严重故障时发生。局部异常齿轮的振动波形是典型的以齿轮旋转频率为周期冲击脉冲,如图4所示。,3,5,,一般其振动信号是平稳信号,振动信号的频率成分主要是各轴的转频和啮合频率,当发生齿轮箱故障时,其振动信号频率成分和幅值将发生变化。一般具有以下特征