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基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断仪的研制

丁志宇  
【摘要】: 齿轮箱是一种在各类机械设备中被广泛使用的传动部件,由于其结构复杂,工作环境恶劣等原因,使齿轮箱受到损害和出现故障的事件频发,而齿轮箱故障诊断技术一直是设备状态诊断技术的重要组成部分,所以研究齿轮箱的故障诊断具有很重要的现实意义。 虚拟仪器的出现和应用改变了传统仪器的概念、模式和结构。本课题齿轮箱故障诊断仪正是以设备检测诊断技术和虚拟仪器技术相结合为基础,基于Windows平台的研制开发。本文介绍了齿轮箱故障诊断的研究现状及开展设备故障诊断的意义;分析了齿轮箱故障诊断的机理;研究了齿轮箱故障的信号特征;提出了基于虚拟仪器技术的齿轮箱诊断仪的方案设计。基于以上分析,最后开发出完整的齿轮箱故障诊断仪。 本文详细阐述了以下几个方面的研究开发工作。 ①利用振动原理和实验研究分析了齿轮箱中齿形误差、齿轮均匀磨损、箱体共振、轴不平衡等典型故障,对每种故障特征从时域、频域及时频域进行分析判断,确定最准确快捷的诊断方案。 ②由于齿轮箱故障中有大量的瞬变信号存在,所以除了采用传统的时域、频域分析方法外,还采用了小波分析及短时傅立叶变换分析等方法。将故障信号和正常的齿轮箱信号进行分析比较,确定每种故障的最佳判断特征,在此基础上开发出行之有效的齿轮箱故障诊断系统。 ③对开发系统所应用到的硬件、软件进行详细的论述,并在此基础上开发出基于虚拟仪器技术的齿轮箱故障诊断仪。 为了验证系统的可靠性和实用性等特性,最后通过现场实验验证了本系统的每一种诊断方法,每一种判断依据,实验证明了该虚拟式齿轮箱故障诊断仪是一种可推广使用的齿轮箱故障诊断仪。它不但拓展了诊断仪器的开发模式,方便了诊断仪器的开发,而且也扩大了虚拟仪器技术的应用,在经济上节约了开发成本、在时间上缩短了开发周期、在效益上创造了更大的经济效益和社会效益,具有重要的意义。


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