基于监控平台数据分析科学维护风力发电机组齿轮箱缺齿断齿的研究

风力发电机组齿轮箱是机组重要组成部件,在运行环境恶劣,工况复杂多变的条件下,若遇齿轮箱缺齿断齿,则会造成维修困难,费用高昂,机组非计划停运周期长,严重影响机组可利用率和经营成本,为了确保风机齿轮箱的正常运行,有效地监测缺齿断齿工况变得尤为重要。因此,我们应该采用后台振动分析、内窥镜分析和油色谱分析等技术,以及相关的转速、负荷、电流、温度等运行数据的对比监视,以及其他的诊断手段,以期达到更好的维护和管理效果。

基于降噪重采样与LSTM网络的风力机断齿故障诊断

齿轮箱是风电机组传动链上的关键部件,若其发生断齿等故障,对风力机整体的运行有很大影响,维修不及时会导致损失增大,因此有必要对其进行健康状态监测。由于风力机具有工况不稳定、故障特征不明显、有效标签稀缺、风力机类别差异对分类结果影响大等问题,且常规方法预测精度低,分类模型难以有效推广。针对这些问题,本文提出了基于降噪重采样与LSTM网络的风力机断齿故障诊断方法,将单位周期内的样本点降噪处理后重采样到相同长度,输入到LSTM网络对处理后的数据进行分类,实现了较高精度的风力机断齿故障诊断。最后,通过某风场的实际数据验证了所提出方法的精确性和有效性。

斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题,结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准,建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型,并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明,单对齿最小刚度与最大刚度比值α_(k)=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好,准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律,针对斜齿轮典型断齿故障,讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化,为其故障动力学研究提供基础。

考虑传递路径效应的行星齿轮箱断齿故障仿真研究

断齿是行星齿轮箱常见的一种故障形式。当行星齿轮箱发生断齿故障时,传感器采集到的振动信号由于传递路径的影响会变得复杂,给故障诊断带来困难。为了研究行星齿轮箱发生断齿故障时传递路径对频谱结构的影响,在Adams仿真平台中分别建立行星齿轮箱无故障、太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障及齿圈断齿故障的刚柔耦合模型并进行仿真,提取分析了系统不同状态下箱体的振动仿真信号。结果表明,在时域波形中,路径的变化会对箱体固定位置测量点处的振动信号产生明显的调幅作用;在频谱图中,啮合频率的两侧也会产生由不同频率组合的边带成分。该研究可为后续行星齿轮箱的故障诊断提供依据和参考。

计及干摩擦的风电齿轮断齿故障动力学分析

为了揭示齿面摩擦影响风电齿轮传动系统中定轴齿轮断齿故障动力学行为变化的机理,基于库伦摩擦定律,计算定轴轮系和行星轮系轮齿间的齿面摩擦力。通过改变齿宽模拟断齿故障,应用势能法得到定轴齿轮断齿后的时变啮合刚度;考虑干摩擦、时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和阻尼,建立含一级定轴齿轮断齿故障的风电齿轮传动系统动力学模型;通过分析一级定轴齿轮啮合点的相对位移随系统啮合频率变化的分岔图、相图和Poincare截面,研究定轴齿轮的动力学特性。结果表明,齿面摩擦在高频区域对系统的分岔形式较为明显,相图和Poincare截面的形状复杂多变,系统混沌区间增加,加剧了断齿对系统稳定性的影响。

20CrMnTi钢齿轮轴断齿原因

采用化学成分分析、断口分析、金相检验、硬度测试等方法对某起重机用齿轮轴断齿原因进行分析。结果表明:该齿轮轴渗碳层存在脱碳现象,以及心部组织强度偏低是导致齿轮轴断裂的主要原因;金相检验方法在测量渗碳层厚度方面存在局限性。

基于断齿故障下的斜齿轮副动态性能研究

为了探究断齿故障因素对齿轮传动系统的动态特性,通过势能法,考虑赫兹、弯曲、剪切及轴向压缩,结合切片法,研究齿轮时变啮合刚度的影响规律。综合考虑齿轮时变啮合刚度、时变啮合阻尼、静态传递误差及摩擦激励等因素,基于斜齿轮动力学模型,采用Runge-Kutta法求解,研究了故障参数对系统动力学特性的影响。结果表明,含断齿故障的齿轮综合有效啮合刚度有较大幅度的减小,系统中的动态传递误差、振动速度及振动加速度出现周期性冲击现象,频域响应出现了以啮合频率为中心的边频信号,研究结果可有效实现断齿齿轮传动故障的识别。

球墨铸铁齿轮断齿植丝补焊修复工艺研究

某160T弯板机球墨铸铁传动齿轮在工作中发生断齿现象,由于该型号弯板机齿轮配件已经无法采购,只能采取补焊方式修复。齿轮传输力很高,但采用常规补焊方法无法满足齿轮强度要求,且该大型齿轮属于球墨铸铁,焊接性不好,应采用铸铁热焊法补焊,但由于大型加热炉现场的条件无法满足,只能采用冷焊方式,冷焊容易产生白口组织,降低齿轮运行过程强度,再次产生断齿现象。因此,进行球墨铸铁焊接性分析,进而提出系统的维修补焊方案,有助于此类问题的顺利解决。

采矿机械齿轮断齿的常见成因及应对策略思考

在我国经济高速发展背景下,我国对矿产资源的需求日益增加,因此,需要加快矿产开采速度,满足日益增长的矿产需求。采矿机负荷较大,而且长时间运作情况下,容易出现齿轮断齿现象,如疲劳断裂、静力断裂、偏载断裂等问题,严重影响采矿机械的安全稳定性运行,降低了矿产开采质量。基于此,需要对采矿机齿轮断齿成因进行综合性分析,并提出可行性的应对策略,减少断齿现象,保障采矿机的可靠性运行,延长齿轮使用寿命,促进采矿事业的高速发展。本文主要对采矿机械齿轮断齿的常见形式、常见成因进行全方位分析和探究,并提出针对性的应对策略,以便对采矿机械齿轮断齿现象进行有效性控制,保障采矿机械的正常稳定运行,提高采矿机械的生产质量和效率,为我国采矿事业的可持续发展奠定良好的基础。

行星差动减速箱断齿改进

针对桥式抓斗卸船机支持开闭差动减速箱第一齿轮副损坏问题,通过从设计、齿轮材料质量等方面对差动减速箱进行分析,并采用CAE仿真的技术,模拟在实际工作载荷下齿轮的接触区域,找出差动减速箱断齿原因,提出改进方案。实践表明,该方案可以有效提高设备整体性能。

基于时频域状态指标的行星齿轮断齿故障检测

针对行星齿轮的振动信号提出了一种基于HHT(Hilbert-Huang Transform)方法的统计性状态指标——SHA值。首先对具有非线性和非平稳性的行星齿轮振动信号进行HHT处理,得到Hil-bert谱和边际谱,通过对比谱图发现故障数据与正常数据在啮频的某个邻域内有着较明显的差别。于是在Hilbert谱的基础上定义了状态指标SHA值--啮频某邻域内的幅值和。SHA值在时频分布内把正常数据与故障数据的差别量化,能够很好地指示故障。实验证明,用SHA值状态指标来识别行星齿轮的断齿故障是非常有效的。这为行星齿轮系统的故障检测提供了新的思维。

齿轮传动系统中行星轮断齿故障特征分析

为识别齿轮传动系统中行星轮断齿故障特征及其连带的故障本质特征,建立了2级定轴齿轮+1级行星轮的风电齿轮传动系统量纲-动力学方程。对比研究正常与行星轮断齿故障状态下系统随激励频率变化的故障特性。通过研究发现了行星轮断齿故障引发的脱齿-碰撞现象,断齿故障特征及连带故障特征。依据仿真结果识别出实验信号中无法确定的由行星轮断齿故障引起的连带故障信号,诊断出故障特征表现微弱的行星轮断齿故障。

行星齿轮典型断齿故障的动力学仿真

基于一种改进的行星齿轮箱集总参数模型,将断齿故障等效到时变啮合刚度中,建立了直齿行星齿轮的太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障和内齿圈断齿故障的动力学模型。以某单级行星齿轮为研究对象,考虑扭转方向外部激励,对其正常和各断齿故障状态下的动力学模型进行求解,对内齿圈垂直振动加速度信号进行分析。研究结果表明:只考虑扭转方向的外部激励时,正常状态下内齿圈最高点处的垂直振动加速度信号频谱中幅值最高的共振峰与模态能量分布相关;在各断齿故障状态下,内齿圈垂直振动加速度的有效值均大于正常值,时域波形中可看到不同形式的冲击,包络谱中可看到对应的故障特征频率及其倍频成分。

齿轮传动系统断齿故障的机理研究

研究了含断齿故障的4自由度齿轮系统的动力学机理。考虑了断齿故障会引起齿轮系统微小的不平衡,及断齿故障对系统啮合刚度的影响,综合建立了齿轮-转子-轴承模型。数值仿真了故障信号,并通过时域图、相轨迹、Poincaré截面图及频谱分析研究了断齿故障引起的响应,及断齿故障的演化对系统动力响应的影响。最后实验模拟了齿轮断齿故障,通过实测振动信号的振动特征能够验证理论分析的结果,从而说明断齿故障理论模型的合理性,能为齿轮系统断齿故障的诊断提供理论依据。

风电机组齿轮箱高速轴断齿原因分析

针对某风电机组齿轮箱高速轴出现的断齿现象,对样品进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸和冲击试验、基体硬度试验、渗碳硬化层深度测试、金相分析、断口形貌分析及能谱分析。试验分析结果表明:高速轴样品的齿面存在载荷不均现象,淬硬层深度不符合相关技术要求的规定,基体的室温冲击吸收能量处于较低水平;样品存在齿面剥落和端齿折断2类损伤现象,其失效模式为疲劳开裂,产生原因与其运行中齿面载荷不均及齿面淬硬层深度不够有关。

断齿式挤压脱水流道内流场数值模拟

为了探讨在间断距离影响下断齿式螺旋流道的脱水性能,采用双流体模型对断齿螺旋在20、35、50 mm 3种间断距离下的流场进行数值模拟,对比分析了3种结构参数模型下断齿式螺旋脱水装置工作性能、流道内颗粒浓度分布、颗粒速度分布及多孔介质区域内外压差分布情况。研究表明,数值模拟结果能够较为准确地推测断齿式螺旋挤压脱水装置的内部流动特性。50 mm间断距离下断齿式螺旋挤压脱水装置工作效率最大下降了7.9%,20 mm间断距离下出渣口颗粒体积分数下降3.2%;流道内颗粒体积分数变化分3个阶段,整体呈波浪型递增式趋势,间断长度对腔体内部流态影响较大。间断区对颗粒运动具有一定的缓冲作用,间断距离长短能够控制颗粒在腔体内的滞留时间。多孔介质区域内外侧压差在脱水后期增幅最大,相同工况下间断距离越小压差越大。本次模拟计算下最优间断距离为35 mm、出渣口压力为5 000 Pa、转速为50 r/min。该研究可为断齿式螺旋挤压脱水装置的设计提供参考。

双合金带锯条断齿、脱齿成因探讨

对以硬质合金为锯齿、6 5Mn钢为带体的“双合金带锯条”断齿、脱齿的成因进行了探讨 ,指出 :断齿的主要原因是硬质合金成分设计不当造成锯齿的韧性不足 ,和齿形几何尺寸欠佳导致其受力条件恶化。并对此提出了改进措施。

齿轮断齿失效分析

通过对断裂齿轮宏观分析及内在质量的综合分析发现,原热处理工艺不合理导致齿轮根部存在残余拉应力及块状铁素体,同时齿轮根部加工不良是导致齿轮断齿的主要原因。针对齿轮失效原因,提出改进措施,有效避免了齿轮断齿现象的发生。

基于振动信号诊断齿轮断齿故障新方法

针对齿轮断齿故障的非平稳、非线性特征,利用希尔伯特-黄变换非常适合处理非平稳、非线性信号的特点,首先对信号进行经验模态分解,获得一系列本征模函数,然后对本征模函数作希尔伯特变换,获得希尔伯特谱,通过对某厂齿轮箱断齿信号分析,很好地提取出了断齿故障特征,并能够确定断齿的严重性和数量,对于工程实际中齿轮故障的诊断具体明显的实际意义。

PG6531B型燃气轮机减速箱齿轮断齿原因分析

对PG65 31B型燃气轮机减速箱齿轮断齿材料的化学成分、力学性能和显微组织进行了分析 ,并对齿轮断口作了宏微观观察。认为 ,减速箱齿轮失效的主要原因是齿轮表面脱碳 ,因而硬度不足 ,以及脉动偏载荷等造成的。