CN109357865A - 在线检测齿轮箱性能及故障分析系统 - Google Patents

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郑青
郭晓飞
朱海军
朱枫
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021—Gearings

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Abstract

一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，包括：用于采集齿轮箱运转时的噪声数据的声强探头传感器，采集齿轮箱运转时的振动数据的加速度计，采集齿轮箱运转时的温度数据的温度传感器，压力传感器，转矩转速传感器，数据采集系统和B&K系统软件分析工作站，数据采集系统与声强探头传感器、加速度计、温度传感器、压力传感器、转矩转速传感器构成通讯连接；数据采集系统通讯连接至B&K系统软件分析工作站。本发明的有益之处在于能够将各传感器的数据集中化，在线检测齿轮箱在特定工况下的运作性能，综合分析诊断齿轮箱的故障。

Description

在线检测齿轮箱性能及故障分析系统
技术领域
本发明涉及一种在线检测分析系统，特别涉及一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统。
背景技术
风力发电传动齿轮箱以及工业行星齿轮箱的结构紧凑，体积小，质量轻，传动比大，承载能力强，传动平稳，传动效率高，适用于高速大功率以及低速大扭矩的机械传动。在实际运行过程中，齿轮箱有复杂的动态重载作用力，容易出现机械故障。在每项产品开发、制造过程中，都需要经过概念设计、初步设计、详细设计、设计验证、小批量试产、量产。其中设计验证是新产品开发可靠性的最重要阶段，包括DFMEA确认、工程变更(ECO)、样品生产计划、样品质量数据、测试计划及报告、PFMEA更新等。目前行业采用行星齿轮箱作为动力传动系统中的变速结构，它不仅承受动态重载负荷，且运行工况变化频繁，是整个动力传动链中的薄弱环节，其中太阳轮、行星轮、齿圈和轴承等关键零件容易出现磨损或损伤。作为变换扭矩和转速的关键环节，行星齿轮箱一旦出现故障，轻则导致整个动力传动链失效停机，重则导致机毁人亡。
传统的适用于风电齿轮箱及工业行星齿轮箱的在线检测分析装置不能对齿轮箱进行全方位的检测。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了能够传递较大转矩并能增大径向补偿量的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，包括：用于采集齿轮箱运转时的噪声数据的声强探头传感器，采集齿轮箱运转时的振动数据的加速度计，采集齿轮箱运转时的温度数据的温度传感器，压力传感器，转矩转速传感器，数据采集系统和B&K系统软件分析工作站，数据采集系统与声强探头传感器、加速度计、温度传感器、压力传感器、转矩转速传感器构成通讯连接以进行数据采集；数据采集系统将采集的数据上传至B&K系统软件分析工作站。
进一步地，加速度计通过磁铁吸附至齿轮箱的外表面。
进一步地，温度传感器螺纹连接至齿轮箱的外表面。
进一步地，数据采集系统设有64个通道接口。
进一步地，压力传感器采集通过4~20mA模拟量信号。
进一步地，转矩转速传感器采集5V电压信号且频率大于10Hz。
进一步地，B&K系统软件分析工作站采集的噪声频率为0~51.2kHz。
进一步地，B&K系统软件分析工作站设有FFT、CPB、总值分析、包络分析和阶次分析功能。
进一步地，B&K系统软件分析工作站的分析频率带宽大于12.8kHz。
进一步地，B&K系统软件分析工作站的线数大于6400。
本发明提供的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统能够将各传感器的数据集中化，在线检测齿轮箱在特定工况下的运作性能，综合分析诊断齿轮箱的故障。进而提升产品的可靠性。
在线检测齿轮箱性能及故障分析系统能够加快新品开发的速度，加快产品可靠性验证，缩短研发周期，抢占市场份额。后期新品试验较少时，可以转入空载批量出厂试验，减少测试人员的数目缩减人工成本,加快测试速度，实现齿轮箱的全自动化在线测试及监测。
附图说明
图1是本发明的一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统的示意图；
图2是与图1中的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统相适配的检测装置的示意图。
在线检测齿轮箱性能及故障分析系统100，声强探头传感器10，加速度计20，温度传感器30，压力传感器40，转矩转速传感器50，数据采集系统60，B&K系统软件分析工作站70，主动电机1，测试台2，从动电机3，齿轮箱11。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1至图2所示，一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统100，包括：声强探头传感器10，加速度计20，采集齿轮箱运转时的温度数据的温度传感器30，压力传感器40，转矩转速传感器50，数据采集系统60和B&K系统软件分析工作站70，数据采集系统60与声强探头传感器10、加速度计20、温度传感器30、压力传感器40、转矩转速传感器50构成通讯连接以进行数据磁极；数据采集系统60将采集的数据上传至B&K系统软件分析工作站70。声强探头传感器10用于采集齿轮箱运转时的噪声数据。加速度计20用于采集齿轮箱运转时的振动数据。温度传感器30用于采集齿轮箱运转时的温度数据。数据采集系统60采集数据上传至B&K系统软件分析工作站70以供分析。
在线检测齿轮箱性能及故障分析系统100集中在线检测齿轮箱的噪声、振动、转速扭矩、温度等性能要求，一旦出现故障情况，噪声、振动（振幅位移、振速）超标，可以通过B&K系统软件分析工作站70进行FFT、CPB等频谱分析，对标齿轮箱零件本身转频、倍频状况，计算分析具体哪个零件出现故障，及时诊断排查。该方法不仅可以准确验证运转齿轮箱的性能要求、工况指标，还可以降低人力成本，提高测试效率，实现全自动化在线监测故障诊断分析，进一步提升了产品零件的可靠性。
作为一种具体的实施方式，加速度计20通过磁铁吸附至齿轮箱的外表面。温度传感器30螺纹连接至齿轮箱的外表面。
作为一种具体的实施方式，数据采集系统60设有64个通道接口，可以同时采集多种数据。
作为一种具体的实施方式，压力传感器40采集通过4~20mA模拟量信号。
作为一种具体的实施方式，转矩转速传感器50采集5V电压信号且频率大于10Hz。
作为一种具体的实施方式，B&K系统软件分析工作站70采集的噪声频率为0~51.2kHz。B&K系统软件分析工作站70设有FFT、CPB、总值分析、包络分析和阶次分析功能。B&K系统软件分析工作站70的分析频率带宽大于12.8kHz。B&K系统软件分析工作站70的线数大于6400。
如图2所示，对需要进行检测的齿轮箱11搭建检测装置。安装主动电机1、从动电机3、测试台2和齿轮箱11。将在线检测齿轮箱性能及故障分析系统100的各传感器连接至检测装置。根据依据测试大纲的测试要求和实时工况条件创建B&K系统软件分析工作站70的B&K系统的Lab shop界面，实时采集噪声、振动信号、温度、转速和扭矩信号。两个齿轮箱11分别作为主试齿轮箱和从试齿轮箱。将两个齿轮箱11先空载后加载进行试验。B&K系统软件分析工作站70实时监控齿轮箱11的各性能情况，以备进行故障诊断与分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，包括：用于采集齿轮箱运转时的噪声数据的声强探头传感器，采集齿轮箱运转时的振动数据的加速度计，采集齿轮箱运转时的温度数据的温度传感器，压力传感器，转矩转速传感器，数据采集系统和B&K系统软件分析工作站，所述数据采集系统与所述声强探头传感器、所述加速度计、所述温度传感器、所述压力传感器、所述转矩转速传感器构成通讯连接以进行数据采集；所述数据采集系统将采集的数据上传至所述B&K系统软件分析工作站。
2.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述加速度计通过磁铁吸附至齿轮箱的外表面。
3.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述温度传感器螺纹连接至齿轮箱的外表面。
4.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述数据采集系统设有64个通道接口。
5.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述压力传感器采集通过4~20mA模拟量信号。
6.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述转矩转速传感器采集5V电压信号且频率大于10Hz。
7.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述B&K系统软件分析工作站采集的噪声频率为0~51.2kHz。
8.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述B&K系统软件分析工作站设有FFT、CPB、总值分析、包络分析和阶次分析功能。
9.根据权利要求1所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述B&K系统软件分析工作站的分析频率带宽大于12.8kHz。
10.根据权利要求9所述的在线检测齿轮箱性能及故障分析系统，其特征在于，
所述B&K系统软件分析工作站的线数大于6400。
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