基于改进雷达图的齿轮箱磨损评定方法_张宇翔

j= 1 n
γ ij =
γ ij
（ 5）
（ 6）
式中： γ 'ij =
γ ij
n
为第 i 个指标在第 j 个状态的指标比
Σγ ij
j
1 。如果 γ 'ij = 0，则定义 lim γ →0 γ 'ij ln γ 'ij = 0。 重，k = lnn 第 i 个指标的熵权定义为 1 －H i wi = （ 7） m m － ΣH i
［7 ］ ［6 ］
在 Ｒ' = （ γ 'ij ） m×n 中，由于各指标的单位和数量级 不相同，所以不能进行直接比较 。必须要对评估矩阵 进行标准化，经标准化后得： Ｒ = （ γ ij ） m×n 式中： γ ij 是指第 i 个评估指标在第 j 个状态上 的值， 且有： max i γ ij 其中，i = 1，2 ，…，m； j = 1，2，… ，n。 将第 i 个指标的熵定义为 H i = － k Σ γ 'ij lnγ 'ij
* 基金项目： 广东省高校石油化工过程装备故障诊断与信息化 控制工程技术开发中心开放基金项目 （ 512015） ； 广东省石化装 备故障诊断重点实验室开放课题 （ GDUPTKLAB201607 ） ； 茂名 市 2016 工业攻关项目 （ 201612） ． 收稿日期： 2016－05－16 作者简介： 张宇翔 （ 1990—） ，男，硕士研究生，研究方向为石 mail： 1425991536 @ 化装 备 关 键 机 组 磨 损 监 测 平 台 研 发 ． Eqq. com．
粒分析，而理化分析一般用来界定润滑状态 。但在 实践中发现，当几个理化指标值同时逼近换油临界值 时，润滑油性能就已经出现下降，导致异常磨损 。 因 此，只有对理化指标进行综合评定，并结合铁谱分 析，才能真实客观地获得齿轮的实际工作状况 。 本文作者通过创建润滑油理化偏差指标 （ 润滑 油实测值与其标准状态之间的差值） ，结合铁谱定量 分析指标，组成评价指标体系 。然后将改进的雷达图 思想与铁谱技术结合，构建起基于雷达图法的齿轮箱 运行状态综合评价模型 。通过该模型计算出齿轮箱的 运行状况等级，并通过实例验证了该方法的可行性与 有效性 。
2017 年第 4 期
张宇翔等： 基于改进雷达图的齿轮箱磨损评定方法
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有雷达图圆心角均分的情况，解决了由于指标顺序不 ［9 ］ 一致而导致的评估结果不唯一性 。 3. 1 雷达图样式确定 （ 1） 设由 m 个指标所组成的圆心角向量为： θ i = … ，θ m ］ ，而 （ 8） θ i = 2 πw i （ 2） 取定一点为圆心，以单位长度 1 为半径画 圆 。以圆心为起点，画一条射线与圆周相交，在射线 上标注刻度，根据各指标圆心角画射线，得到 m 个 扇形 。作各扇形圆心角的角平分线，将各角平分线作 为各指标的坐标轴 。以各个标准化后的指标值为半径 依次 画 出 m 个 指 标 所 组 成 的 扇 形 雷 达 图 。 如 图 1 所示 。
2017 年 4 月 第 42 卷 第 4 期
DOI： 10. 3969 / j. issn. 0254－0150. 2017. 04. 018
润滑与密封
LUBＲICATION ENGINEEＲING
Apr. 2017 Vol. 42 No. 4
基于改进雷达图的齿轮箱磨损评定方法
张宇翔
1， 2
*
张铱鈖
2 式中： v 1 为在用油品的黏度， mm / s； v 2 为新油的黏 2 度，mm / s。 1. 2 酸值偏差指标 I a
2
2. 1
权重确定方法
信息熵思想 在多指标决策问题中，通常根据指标所提供的信 息，对不同重要程度的指标赋予不同的权重 。而上述 指标所提供的是不同角度的指标信息，决策者很难对 其进行主观赋权 。 熵可以用来衡量客观信息量的多 少，并对有用信息完成筛选 。所以，熵权也就成为多 指标决策问题中客观赋权的一个理想方法 。 2. 2 熵和熵权的定义 熵的定义 ： 面对一个决策问题，设有 m 个指 标和 n 个状态，可以得到一个基于定性和定量的多状 态多指标评估矩阵 。 γ'11 … γ'in Ｒ' = γ'm1 … γ'mn
1
宣征南
2， 3； 2. 广东石油化工学院机电工程学院 3. 广东省石化装备故障诊断重点实验室 广东茂名 525000）
广东茂名 525000；
檿檿檿檿檿
摘要： 将齿轮箱润滑油分析中理化指标的实测值与其标准状态之间的偏差值作为评价指标，结合铁谱定量分析指 标，组成综合评价指标体系； 对各评价指标进行标准化处理，采用信息熵思想确定各评价指标的权重； 针对传统雷达 图评价法的缺陷和不足，引进一种改进的雷达图评价方法，进而建立齿轮箱运行状况评价的综合评价模型 。 经实例验 证表明，该方法不仅可以直观地展示齿轮箱润滑油单项指标和总体指标的劣化程度，而且能够实现齿轮箱运行状况的 综合量化评定，为检测维修提供理论依据。 关键词： 齿轮箱； 理化指标； 铁谱； 综合评价； 雷达图 中图分类号： TH117. 1 文献标志码： A 文章编号： 0254－0150 （ 2017） 04－095－06
檿檿檿檿檿檿
Gear Box Wear Status Evaluation Method Based on Improved Ｒadar Chart
2 ZHANG Yuxiang 1，
ZHANG Yifen 1
3 XUAN Zhengnan 2，
（ 1. College of Chemistry and Chemical Engineering， Taiyuan University of Tcehnology， Taiyuan Shanxi 030024 ， China； 2. College of Mechanical and Electrical Engineering， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming Guangdong 525000， China； 3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Petrochemical Equipment Fault Diagnosis， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming Guangdong 525000， China） a comprehensive evaluation index system was comAbstract ： Combined with the ferrography quantitative analysis index ， posed by using the deviation of physical and chemical indicators between the measured value of used gearbox oil and its and the weight of each evaluation index was standard state．The standardization of each evaluation index was carried out ， determined by information entropy．In view of the shortcomings of traditional Ｒadar Chart ， a novel Ｒadar Chart evaluation method was introduced to establish a comprehensive evaluation model of the gearbox condition．Experimental results show that this method can visually demonstrate the degree of deterioration of the individual indicator and the overall index of and can realize the quantitative evaluation of the condition of the gearbox．It can provide a theoretical basis for gearbox oil ， the inspection and maintenance． Keywords： gear box ； physicochemical indicators； ferrography ； comprehensive evaluation ； radar chart 齿轮作为广泛应用的机械部件，常常因为磨损失 ［1 ］ 效而导致机器故障 。实践表明，通过油液监测技术 对齿轮箱的运行状况进行实时监测，能够减少因齿轮 ［2－3 ］ 。 油液监测技术所采 磨损失效而产生的机器故障 用的技术手段主要涉及润滑油常规理化分析和磨损微
ij
i
由熵权的公式可知，指标的熵值越大，熵权就越 小，指标所提供给决策者的信息量就越少，重要程度 ［8 ］ 就越小 。
3
基于雷达图的齿轮箱工作状况评估方法
。大磨粒百分数为
雷达图法是多指标决策问题中综合分析和评价的 一种方法，其优势在于不但能够直观地体现出评价结 果，而且还能够呈现出各指标和总体指标的优劣 。本 文作者将雷达图评价法用于基于铁谱技术的齿轮箱综 合评价中，并且在原有雷达图法的基础上做了改进， 由各指标的权重来确定雷达图圆心角的大小，代替原
［8 ］
润滑油中的酸性组分主要是有机酸和酸性添加 剂，这些成分会对机械部件造成腐蚀 。所以理化分析 常常将酸值作为一个重要的检测项目，用来表征油品 ［4 ］ 的氧化变质程度 。新油的酸值都很小，因此将酸值 变化值占在用油酸值的百分比定义为酸值偏差指标 。 具体如下： A1 －A2 Ia = （ 2） A1 式 中： A 1 为 在 用 油 的 酸 值 测 量 值 （ 以 KOH 计 ） ， mg / g； A 2 为新油的酸值测量值 （ 以 KOH 计） mg / g。 1. 3 水分偏差指标 I w 润滑油中乳化水会使润滑油中添加剂的理化性质 遭到破坏，削弱了润滑油的效力，从而无法在摩擦副 ［5 ］ 表面形成有效的油膜，导致摩擦副发生磨损 。 因 此，润滑油中水分必须控制在尽可能低的程度，是润 滑油必须要检测的一个重要项目 。水分偏差指标定义 如下： w1 －w2 Iw = （ 3） w1 式中： w 1 为在用油的水分含量， μg； w 2 为新油的水 分含量，μg。 1. 4 铁谱定量指标 D L 、P LP 直读式铁谱仪是利用磨粒在铁谱仪中被分离后所 形成的沉积层的遮光率来表征分析油样中的磨粒总 量 。 大磨粒直读数 D L 敏感于油样中的大磨粒浓度， 而大磨粒百分数 P LP 主要反映大磨粒量占总量的 份 额，敏感于机器的严重磨损 。由于齿轮箱油样中磨 粒粒度分布差异较大，且正常新润滑油中没有磨损产 生的 大 磨 粒， 故 直 接 将 D L 、 P LP 作 为 铁 谱 定 量 指 标