基于扭振信号加窗RMS时域同步平均的行星齿轮箱裂纹故障诊断

魏伟; 李云鹏; 梁景源

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.024

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基于扭振信号加窗RMS时域同步平均的行星齿轮箱裂纹故障诊断

开发应用 | 更新时间：2022-09-15

- 基于扭振信号加窗RMS时域同步平均的行星齿轮箱裂纹故障诊断
- Diagnosis of Planetary Gearbox Crack Fault based on Torsional Vibration Signal Windowed RMS Time-domain Synchronous Averaging
- 机械传动 2021年45卷第12期页码：150-154
- 作者机构：
  
  1.机械科学研究总院青岛分院有限公司，山东青岛 266000
  2.西安交通大学机械工程学院，陕西西安 710049
- 作者简介：
  
  魏伟（1980— ），男，河南荥阳人，高级工程师；研究方向为机械传动及成套装备的设计与制造。
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.024
  中图分类号：
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魏伟,李云鹏,梁景源.基于扭振信号加窗RMS时域同步平均的行星齿轮箱裂纹故障诊断[J].机械传动,2021,45(12):150-154.

Wei Wei,Li Yunpeng,Liang Jingyuan.Diagnosis of Planetary Gearbox Crack Fault based on Torsional Vibration Signal Windowed RMS Time-domain Synchronous Averaging[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):150-154.
魏伟,李云鹏,梁景源.基于扭振信号加窗RMS时域同步平均的行星齿轮箱裂纹故障诊断[J].机械传动,2021,45(12):150-154. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.024.

Wei Wei,Li Yunpeng,Liang Jingyuan.Diagnosis of Planetary Gearbox Crack Fault based on Torsional Vibration Signal Windowed RMS Time-domain Synchronous Averaging[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):150-154. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.024.

摘要

行星齿轮箱具有结构紧凑、传动效率高、运行平稳等优点，被广泛应用于关键机械装备中。由于恶劣的工作环境，行星齿轮箱易产生齿根裂纹故障损伤且不易被识别，易造成安全隐患。扭转振动信号理论上不受行星架旋转引入的路径调制影响，相比于传统研究中的横向振动信号具有很大的优越性，频率成分简单，易于提取故障特征。为此，以扭振信号为分析对象，提出了一种加窗RMS（Root meam square）时域同步平均技术，实现行星齿轮箱的早期齿根裂纹故障诊断；并搭建故障模拟试验台，验证了该方法的有效性。

Abstract

Planetary gearboxes have the advantages of compact structure，high transmission efficiency，stable operation，etc.，and are widely used in heavy loads and key mechanical equipment. Since planetary gearbox often works in harsh environment，its key components are prone to tooth root crack fault damage and are not easy to be identified，easy to cause security risks. Compared with traditional transverse vibration signal，torsional vibration signal is not affected by the modulation of time-varying transmission path in theory，it has great advantages，so its frequency component is simple and it is easy to extract fault features. Taking torsional vibration signals as the analysis object，a windowed RMS time-domain synchronous averaging technique is proposed to realize the early tooth root crack fault diagnosis of planetary gearbox，and a fault simulation test bed is built to verify the effectiveness of the method.

关键词

行星齿轮箱齿根裂纹扭振信号时域同步平均加窗RMS

Keywords

Planetary gearboxTooth root crackTorsional signalTime-domain synchronous averagingWindowed RMS

references

雷亚国，何正嘉，林京，等.行星齿轮箱故障诊断技术的研究进展［J］．机械工程学报，2011，47（19）：59-67.

LEI Yaguo，HE Zhengjia，LIN Jing，et al.Research advances of fault diagnosis technique for planetary gearboxes［J］.Journal of Mechanical Engineering，2011，47（19）：59-67.

康传章，陈兵奎，张靖，等.齿轮系统振动信号的边频带研究及其应用［J］.机械传动，2013，37（4）：41-43.

KANG Chuanzhang，CHEN Bingkui，ZHANG Jing，et al.Research on the sideband of gear system vibration signal and its application［J］.Journal of Mechanical Transmission，2013，37（4）：41-43.

郜立焕，张利娜，朱建国，等.基于小波分析的齿轮箱振动信号消噪处理［J］.机械传动，2010，34（3）：50-52.

GAO Lihuan，ZHANG Li'na，ZHU Jianguo，et al.Gearbox vibration signal de-noising processing based on wavelet analysis［J］.Journal of Mechanical Transmission，2010，34（3）：50-52.

李国彦．复合行星齿轮传动系统损伤建模与故障诊断技术研究［D］．济南：山东大学，2017：78-90.

LI Guoyan.Research on damage modeling and fault diagnosis of the compound planetary gear system［D］.Ji'nan：Shandong University，2017：78-90.

李国彦，李方义，刘浩华，等.含裂纹复合两级行星轮系振动特性研究［J］．振动工程学报，2018，31（3）：500-512.

LI Guoyan，LI Fangyi，LIU Haohua，et al.Study on vibration characteristics of compound two stage planetary gearbox with crack［J］.Journal of Vibration Engineering，2018，31（3）：500-512.

冯志鹏，褚福磊．行星齿轮箱故障诊断的扭转振动信号分析方法［J］．中国电机工程学报，2013，33（14）：101-106.

FENG Zhipeng，CHU Fulei.Torsional vibration signal analysis method for fault diagnosis of planetary gearboxes［J］.Proceedings of the CSEE，2013，33（14）：101-106.

KIA S H，HENAO H，CAPOLINO G A.Torsional vibration assessment using induction machine electromagnetic torque estimation［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2010，57（1）：209-219.

HENAO H，KIA S H，CAPOLINO G A.Torsional-vibration assessment and gear-fault diagnosis in railway traction system［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2011，58（5）：1707-1717.

张辉．基于扭振分析方法的齿轮传动系统故障辨识的研究［D］．杭州：杭州电子科技大学，2018：33-50.

ZHANG Hui.Research on the fault classification of gear drive system based on torsional vibration analysis method［D］.Hangzhou：Hangzhou Dianzi University，2018：33-50.

SAXENA A，WU B，VACHTSEVANOS G.A methodology for analyzing vibration data from planetary gear systems using complex morlet wavelets［C］//Proceedings of the 2005 American Control Conference，June 8-10，2005，OR，Portland.New York：IEEE，2005：4730-4735.

HUANG N E，SHEN Z，LONG S R，et al.The empirical mode decomposition and the hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis［J］.Proceedings of the Royal Society A：Mathematical，Physical and Engineering Science，1998，454（1971）：903-995.

ENDO H，RANDALL R B.Enhancement of autoregressive model based gear tooth fault detection technique by the use of minimum entropy deconvolution filter［J］.Mechanical Systems & Signal Processing，2006，21（2）：906-919.

McDONALD G L，ZHAO Q，ZUO M J.Maximum correlated kurtosis deconvolution and application on gear tooth chip fault detection［J］.Mechanical Systems and Signal Processing，2012，33：237-255.

FENG Z P，LIANG M.Complex signal analysis for wind turbine planetary gearbox fault diagnosis via iterative atomic decomposition thresholding［J］.Journal of Sound and Vibration，2014，333（20）：5196-5211.

McFADDEN P D.A technique for calculating the time domain averages of the vibration of the individual planet gears and the sun gear in an epicyclic gearbox［J］.Journal of Sound and Vibration，1991，144（1）：163-172.

SMIDT M R D.Internal vibration monitoring of a planetary gearbox［J］.Ring Gear，2010：56-60.

YIP L.Analysis and modelling of planetary gearbox vibration data for early fault detection［D］.Toronto：University of Toronto，2011：15-74.

ABBOUD D，ANTONI J，SIEG-ZIEBA S，et al.Deterministic-random separation in nonstationary regime［J］.Journal of Sound and Vibration，2016，362：305-326.

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