浅议齿轮故障检测

摘要:我国自古就是农业大国,现状是利用占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口,而且我国可耕土地在城市化进程中向13亿亩逼近。土地总量减少,提高生产率的有效途径之一就是通过高效农业机械装备,改善农业生产经营条件,不断提高农业的生产技术水平和经济效益、生态效益。

关键词:机械;齿轮;检测

中图分类号:TH132.41 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-06-0134-1

2008年7月,G8峰会上八国表示将寻求与《联合国气候变化框架公约》的其他签约方一道共同达成到2050年把全球温室气体排放减少50%的长期目标。而我国政府对全世界作出承诺:到2010年,单位GDP能源消耗量减少20%;在此基础上,进一步承诺到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40-45%,非化石能源占一次能源消费的比重达15%左右。为达到目标,除进行技术创新外,完善监控手段,加强管理,落实设备管理标准,也是一个不容忽视的方面。就目前国内农用动力的使用和管理而言,由于农机监理部门缺乏使用方便又有一定精度的不拆卸检测仪表,无法定期普遍地测试农用动力的技术状况,从而无法有效地监督农业动力的修理质量,导致相当多能耗严重超标的农业动力在生产作业。这造成的能源上的浪费是相当惊人的。为了适应目前农机经营、管理体制改革状况,必须加强提高农业机械技术状况的监督管理水平,大力开发研制使用方法简单而具有一定精度的不拆卸监测仪,通过田间测试,有效地控制“病车”及修理质量不达标的农业动力进行田间作业。

1 齿轮故障诊断的意义

齿轮传动是机械传动中最重要的传动方式之一。许多设备不能正常运转的现象都是由于齿轮故障造成的,对于一些大型和连续生产的设备,如果出现了故障,就会造成很大的损失。齿轮在工作中,随着工作条件的不同可能会出现多种不同的失效形式,如齿面磨损、裂纹、断齿等。怎样才能快速有效地识别它们是排除故障的前提条件,因此齿轮的故障诊断具有十分重要的意义。

2 齿轮故障诊断的发展

齿轮故障诊断开始于20世纪70年代初,当时只是一些简单的齿轮箱故障诊断,仅限于对一些简单振动参数的分析测量,如振动峰值氏、均方根值RMS等,通过对这些参数变化的观察来掌握齿轮的运行状态。这些简易的诊断齿轮和齿轮箱的故障的方法,虽然有一定的作用,但诊断的灵敏度不高,准确率也很低。从20世纪70年代末到20世纪80年代中期是齿轮箱故障诊断的频域法快速发展时期,其中最有成效的是B.Randall和I.Taylor等人的研究,研究积累了一些故障诊断成功的实例,能够成功的诊断齿轮磨损和齿断裂等故障。从1979年到1983年,我国的故障诊断技术开始发展,从初步认识进入到初步实践阶段;1983年,颁布了《国营工业交通企业设备管理试行条例》,这一条例的颁布有力地推动了我国设备状态监测与故障诊断技术的研究工作;1984年我国成立了中国设备管理协会;1985年5月在郑州成立了中国机械设备诊断技术学会。这些组织的成立拓宽了我国在该领域内各方面的技术成果的交流范围,通过对此领域在国内外的发展动向的探讨,有力地推动了这一学科的发展,使其有效地为我国的国民经济建设服务。目前我国的设备状态监测与故障诊断技术水平同发达国家的差距已大大缩小,在计算机监测与故障诊断的软件等方面已达到世界同期先进水平。我国的故障诊断事业正在蓬勃发展,将在我国经济建设中发挥越来越大的作用。例如,北京工业大学的高立新等人将共振解调、小波分析和专家系统应用于高速线材轧机的故障诊断;上海交通大学的梁凤岗等人提出基于分布式智能思想、面向对象的方法和信息融合技术来构造齿轮箱监测诊断系统;重庆大学的丁康对齿轮箱故障诊断解调方法的局限性进行了深入研究。在齿轮箱的故障特征提取方面一些新的方法如小波分析、经验模式分解(EMD)、高阶累积量等也得到了应用。

3 齿轮故障的检测

具体研究方法是在不拆卸的条件下,进行农业动力机械的齿轮箱故障特征信息提取的数据预处理研究。齿轮故障检测的任务是:首先,了解和掌握设备的运行状态,通过各种检测测量监视分析和判别的方法,并结合系统的历史和现状考虑环境因素;其次,对设备运行状态进行评估,判断其处于的状态(正常或非正常),通过对状态显示的记录,为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和基础数据。故障诊断的任务是根据状态检测所获得的信息,结合已知的结构特性和参数以及环境条件,结合该设备的运行历史,包括运行记录和曾发生过的故障及维修记录等,对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报和分析判断,确定故障的性质、类别、程度原因、部位等指出故障发生和发展的趋势及后果,提出控制故障继续发展和消除故障的调整维修治理的对策措施。

实验室中诊断故障准确率很高,但在实际生产中,因为农机整体干扰数据较多,而且我国机械制造水平整体偏低,目前还很难做到向汽车那样整体诊断。相信随我国机械制造水平、科研能力提升,会在实际生产中大量运用传感器诊断。

参考文献

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[5]彭玉华.波变换与工程应用[M].北京:科学出版社, 1999,(1).

作者简介:朱世祥(1974-),男,山东东阿人,石河子大学机电学院在职研究生,石河子大学机电学院馆员,研究方向:声波检测。