[发明专利]齿轮箱运行状态的在线监测预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮箱，尤其涉及一种齿轮箱运行状态的监测方法。

背景技术

齿轮由于设计、制造误差、装配不当或不适当的使用等原因，在齿轮运行过程中会随着时间的推移使得齿轮的运行状态发生变化，在很多情况下齿轮故障是导致设备故障的主要原因，因此齿轮箱设备运行状态的在线监测与诊断具有重要意义。

目前，对齿轮状态的把握主要采用离线诊断和在线诊断，离线诊断一般在现场完成信息采集，数据处理和分析诊断工作可带会办公室或实验室进行。离线诊断对设备责任方来讲，得到的信息及时性不能保证，采用上述方法无法及时准确地监测齿轮箱的运行状态。齿轮的振动诊断以频谱作为依据，频谱总振值、啮合频率处的振动值及其边带、转速频率及倍频等是精密诊断必须研判的内容，其中单一参数只能表征某个方面的实际意义。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种齿轮箱运行状态的在线监测预警方法。本发明开发应用多参数特征进行齿轮故障判断和定位的在线监测预警方法，以保证齿轮箱设备的正常运行。

为解决上述问题，本发明一种齿轮箱设备运行状态的在线监测方法，包括齿轮箱、滚动轴承和设置于轴承座上用于监测滚动轴承振动信号的振动传感器，所述方法包括如下步骤：

步骤一、采集所述振动传感器输出信号Yi，对该原始信号Y_i作频谱分析，并通信号重构获得齿轮本体、滚动轴承特征信息，提取齿轮轴系上对应的传感器检测的总振值、转频及倍频、啮合频率及倍频、对应的振动幅值；

步骤二、所述轴承各部件的冲击速率和振动频谱的关系为：

轴承外圈振动频谱：                                                  　　　　　　     (1)

轴承内圈振动频谱：                    (2)

轴承滚动体振动频谱：           (3)

轴承保持架振动频谱：  (4) 

式中：n为滚动体数、为内外圈相对转速频率、d为滚动体直径、D为节圆直径、α为接触角；

步骤三、设定轴承故障因子，轴承内圈故障因子B₁、轴承外圈故障因子B₂、轴承滚动体故障因子B₃、轴承保持架故障因子B₄ ，则轴承各部件故障因子与振动频谱间的关系为：

                          　(5)

                        (6)

                          (7)

                          (8)

式中A_fi, U_fi分别为轴承内圈振动频谱f_i处的振动幅值和f_i在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fo, U_f0分别为轴承外圈振动频谱f_o处的振动幅值和f_o在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fp, U_fp为轴承滚动体振动频谱f_p处的振动幅值和f_p在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fh, U_fh为轴承保持架振动频谱f_h处的振动幅值和f_h在正负20%范围内振动值的加权平均；

步骤四、设定轴承内圈、外圈、滚动体和保持架故障因子的报警值分别为B_s1 、B_s2 、B_s3 和B_s4，监测步骤三中轴承故障因子B₁、B₂、B₃和B₄，当B₁、B₂、B₃和B₄分别大于B_s1 、B_s2 、B_s3 和B_s4时，在线监测系统预报轴承异常；