齿轮箱故障诊断技术现状与发展趋势

系统 也千 差万 别 ，导致 推进 传 感器 标准 化统 一化 的进 程 缓 慢 ，这在 为传 感器 及测 试 仪 的标准 化和 规 范化 奠 定 了条 件 。随 着信 息 时代
给 传 感器 用 户带 来不 必要 的麻烦 的同 时 ，也反过 来 制约 着 传 感器 的来 临 ，传感 器 固有 的一 些性 能缺 陷 随着 外部 环境 的 变化 而逐 渐
（３）国 内外对 故障 模 式的 统计 识别 和模 糊 识别 理论 与方 法 、故
的振 动参 数 ，如振 动 峰值 Ｐｋ、均 方 根值 Ｉ ＭＳ等 。２Ｏ世 纪 ８０年 代 中 障诊 断神 经 网络 、灰色 聚类 分 析 ，特 别 是故 障诊 断专 家 系统 做 了大
于传 感 器 Ｉ／Ｏ（输入 ／输 出）信 号 上 存 在不 统 一 ，工作 原 理 和 电路 扰 ，提 高其 抗 干扰 能 力 ，而 且单 片机 技 术在 传感 器上 的 突 出优势 还
技成 果 相融 合 是 当代齿 轮箱 故 障诊 断技 术 的特 点 ，也是 未来 发 展 方 向。 主要表 现在 以下 几个方 面 ：
（１）用于 齿轮箱 状态 监测 和故 障诊 断的信 号 分析处 理方 法取 得 了较 大 发展 。传 统 的分 析方 法 ，如 时域波 形 分析 等方 法 的精度 和速 度在 近 些年 得到 了 极大地 提 高和 发展 ；一 些较 新 的信 号 处理 方 法 也得 到 了长 足 发 展 ，如 Ｗｉｇｎｅｒ－－ＶｉＵｅ分 布 技 术 、小 波分 析 、循环 平 稳理 论解 调 分析 、希 尔伯 特 一黄 变 换解 调等 时频 分析 方法 。特 别是
及 其 相关 的测 试 仪的 发展 和应 用 。不 过 ，单 片机 技 术 的出现 为推 动 暴 露 出来 ，而 单片 机技 术 也面 临着 信 息技术 的冲击 ，因 此必 须 加快
传 感 器标 准化 奠 定 了技术 基础 和提 供 了时机 。因单 片机 超 强 的运 单片 机技 术 的升 级 以应对 未 来市场 对 高性 能传 感器 的 需求 。
齿 轮箱 作 为机械 设备 中一种 必 不 可少 的连接 和 传递 动 力 的通 断 的频域 法 得 到 了一定 发展 ，积 累 了一 定的 故障 诊断 实例 ，能够较
用 零 部件 ，它 的运 行状 态监 测及 故 障诊 断 技术 是通 过对 齿 轮 箱运 为成 功 的诊 断 齿轮磨 损 和 齿断裂 。２０世 纪 ９０年 代 以后 ，随着 科 学
杨佳鑫 齐蕴光 蔡兆 中 （装 甲兵工程 学院，北京 １０００７２） 摘 要 ：介绍 了齿轮箱故 障诊断技术发展的现状和趋势 ，阐述 了常用的几种故 障诊 断方法和信号处理方法 。 关键词：齿轮箱 ；故障诊 断；小波分析 ：神经 网络
０ 引 言
期 ，由于对 齿轮 箱 故 障 诊 断机 理 研 究 、典 型故 障特 征 提 取 、故 障 诊
算 能 力 、微 型 化 的体积 和 日益低 廉 的成 本为 淘汰 旧传感 器 和 测试
仪提 供 了环境 ，单 片机 技术 在传 感 器装 置 中的特 殊 角 色 以及 单片
１ 齿轮 箱故 障诊 断 技术 发展 的历 史 、现 状和 趋 势
近年 来 国 内一些 专 家提 出 了基于 建立 档案 的时频 域得 分法 来 进行
１．１ 发 展历 史
诊 断的 故障 诊 断方法 。
早在 ２Ｏ世 纪初 期 ，人们 就开 始对 齿 轮箱 的振 动 和 噪声 进 行 了
（２）诊断 方法 的 日益 多样 化 。故障 诊断 技 术发 展 至今 ，在 振动
行 中的相 关信 息 进行 分析 处理 ，从 而判 断 其工 作状 态 的一 种 技术 技术 的 发展 ，特 别是计 算 机技 术和 测试 技 术 的飞速 发 展 ，齿 轮 箱 故
手段 … 。
障诊 断也 迎 来 了飞速 发 展阶 段 ，各 种 诊断 系统 不 断涌现 。
１．２ 现 代 齿轮 箱故 障诊 断 技术 特点 对 于 齿轮箱 故 障诊 断 而言 ，其最 根 本任 务 就 是通 过对 齿 轮箱
函数 曲线 后 ［２］，齿 轮 的振 动和 噪 声指 标 才作 为 评 价一 个 齿 轮 装置 断 、涡流 诊 断、铁 谱分 析 、温 度 及 能耗监 测 等 ，都得 到 了相 当不 错 的
好坏 的重 要 因素 ，得 到广 泛关 注 。２Ｏ世 纪 ７Ｏ年代 中 期 出现 了一些 成果 。
简单 的齿 轮箱 故 障诊 断技 术 ，但 是 仅 限于 直接分 析 、测量 一 些 简单
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的观 测信 号进 行分 析 、处 理 ，以识 别齿 轮 箱 的状 态 ，在 一 定 程度 上
齿轮 箱 故障 诊断 技术 随着 科 技 的发展 而 不 断进 步 ，与最 新 科
也可 以说 齿轮 箱 故障 诊断 就 足齿 轮箱 的状 态 识别 。概 括来 讲 ，对齿 轮 箱 的诊 断 ，一是 早 期 诊 断 ，防 忠 于 未 然 ；二 是 故 障 分 析 ，采 取 措 施 。就是 指在 齿轮 箱 产生 故 障 以前 ，能够对 可 能产 生故 障 的部 位和 部件 进行 预测 ，找 出可 能产 生 故障 的原 因 ，进而 保 证齿轮 箱 能 够在 安全 稳定 的 工况 下运 行 。在 故障发 生 时 ，能够 迅速 分析 故 障产 生原 因 ，判断 故障 发生 部位 ，及 时展 开 维修 。
研 究 。但 是 直到 ２Ｏ世纪 ６０年代 中后 期 。在 英 国学 者 Ｈ．Ｏｐｔｉｚ发表 诊断 方法 日益 成 熟 的同 时 ，新 的 方法 也广 泛应 用于 齿 轮箱 故 障诊
了齿 轮箱 的 振动 和噪 声是 传动 功 率和 齿轮 传动 误差 及 齿轮 精度 的 断 的实 践 中，从 而拓 宽 了故 障诊 断方 法 的范 围。如 声诊 断 、热 像诊
因单片机超强的运算能力微型化的体积和日益低廉的成本为淘汰旧传感器和测试仪提供了环境单片机技术在传感器装置中的特殊角色以及单片机技术本身的系统性和完整性使传感器上大量装置都与单片机技术相关这有利于促进以单片机相关技术为主导的标准统一化
Ｇ。ｎｇｙｉ ｙｕ Ｊ ｓｎｕ 三圣兰
齿轮箱 故障诊 断技术现状 与发展趋势