风力机组齿轮箱传动系统的复合故障诊断研究

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风力机组齿轮箱传动系统由于结构复杂、工作环境恶劣、负荷大、旋转速度快、连续运行时间长,且经常承受着无规律的变向载荷和瞬时强冲击载荷,致使齿轮箱部件故障频发。齿轮箱传动系统故障不仅会使风力机组不能正常运转,降低发电效率,甚至有停机风险,造成巨大的经济损失,因而,作为风机故障率最高的部分,风力机组传动系统越来越受到人们的重视。  首先从理论上对风力机组齿轮箱传动系统的常见故障进行分析,并对齿轮常见故障的机理以及齿轮发生啮合频率调制现象的原因进行了研究,总结了齿轮常见故障对应的频域信号特征,运用双重降噪与谱峭度结合的降噪方法,并结合细化谱和解调谱对实验信号进行了详细的分析,根据理论知识和实验信号判断出传动系统中速级行星轮和高速级主动轮存在偏心故障。  实验信号中齿轮箱低速级太阳轮严重磨损的单一故障特征和太阳轮偏心加高速级输出轴不对中的复合故障特征相似,难以识别。因此,在UG中分别建立两种齿轮箱传动系统故障模型,并将模型导入到ADAMS中,通过动态响应计算,提取角加速度信号,对其进行分析,并与实验信号对比,证明齿轮箱低速级发生了太阳轮严重磨损故障。  针对实验信号中可能存在的箱体共振频率成份,在有限元软件ANSYS WORKBENCH中建立了齿轮箱传动系统的有限元模型,利用模态叠加法计算得到了传动系统的固有频率和振型,通过箱体共振分析,结合对实验信号的频谱分析结果,验证了机组传动系统所存在的齿轮箱体共振故障。
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