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[案例分析] 风电机组齿轮箱故障分析

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发表于 2013-8-2 16:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 wdhd 于 2016-7-5 09:50 编辑

齿轮箱.jpg

  基本情况:
  风力发电机组,1.5WM,大连重工的齿轮箱,二级行星+一级平行,变比104.125,高速输出小齿轮27
  上面的时域波形为齿轮箱输出轴测点,径向
  现象描述:
  图中,比较密的冲击,冲击间隔为转频F0=28.08Hz,幅值约1.8g
  4个较疏的冲击,冲击间隔为1.2s,包含33个转频冲击,即34个转频冲击后出现一次较大冲击,幅值约为2.7g
  判断:
  转频冲击表明输出轴小齿轮存在缺陷,但是较大的冲击是来自哪个部位呢?
  想听听大家的意见

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发表于 2013-8-2 17:00 | 显示全部楼层
频域有什么特征呢

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在齿轮箱啮合频率及谐波处有大量丰富的转频谐波  发表于 2013-8-5 09:55
发表于 2013-8-3 13:54 | 显示全部楼层
请问:该冲击在其它测点是否明显,还能找到冲击幅值更大的部位吗?
冲击间隔频率较低,且振动形态是齿轮冲击,又不是高速级和二级行星,再看看一级行星。
 楼主| 发表于 2013-8-5 09:51 | 显示全部楼层

齿轮箱3个测点中,时域波形中都有明显的F0冲击,高速输出端的幅值最大,向低速侧依次递减。只有在高速输出端可以观察到明显的4个较疏的冲击。
发表于 2013-8-5 11:34 | 显示全部楼层
1.2s的冲击是输入轴转速的三倍频吧。主轴处有无冲击?若没有重点考虑行星轮系的齿故障吧。
低速重载的轴承故障冲击没有这么干脆。
 楼主| 发表于 2013-8-5 16:34 | 显示全部楼层
firecat_2 发表于 2013-8-5 11:34
1.2s的冲击是输入轴转速的三倍频吧。主轴处有无冲击?若没有重点考虑行星轮系的齿故障吧。
低速重载的轴承 ...

齿轮箱-对比.jpg
主轴和高速输出级的对比
齿轮箱-对比2.jpg
行星级和高速输出级的对比

在主轴和齿轮箱各测点都看以观察到转频的冲击
在输出级的幅度最大,而且会有明显的1.2s冲击
如果是行星齿轮故障为什么会低速级表现的没有高速级明显?
如果只是高速级齿轮故障,每间隔33个转频冲击后的大冲击又是什么
发表于 2013-8-6 09:33 | 显示全部楼层
hero9641 发表于 2013-8-5 16:34
主轴和高速输出级的对比

行星级和高速输出级的对比

不是一级行星的问题,仍是高速级一对齿轮的啮合振动冲击。
每隔1.2s,高速级一对齿轮各自的损伤轮齿会近似的“相遇”,使振动能量叠加。道理很简单:虽然该对齿轮齿数互质,但是在斜齿轮传动时,一般会同时存在3对轮齿参与啮合。

点评

是的,所以我的第一次回答,认为2个损伤轮齿虽未直接接触,但也同时参与啮合了。你的答案才是正解。  发表于 2013-8-7 08:57
我印象中直齿轮是单齿啮合和双齿啮合交替发生的,斜齿轮是3对齿参与啮合么?是3齿啮合和2齿啮合交替?  发表于 2013-8-7 08:27

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 楼主| 发表于 2013-8-6 14:38 | 显示全部楼层
yinwei198325 发表于 2013-8-6 09:33
不是一级行星的问题,仍是高速级一对齿轮的啮合振动冲击。
每隔1.2s,高速级一对齿轮各自的损伤轮齿会近 ...

前两句我很认同,但是最后一句是?
如果知道了输出级啮合对的齿轮齿数,应该能算出来,小齿轮上有缺陷的齿和大齿轮上某一齿啮合一次后,转动x圈后,再次和大齿轮上同一齿啮合。如果这个圈数x=34,那么就可以解释的通了
之前知道了,小齿轮齿数27,如果大齿轮齿数是102,那么最小公倍数是918
so,小齿轮转34圈,大齿轮转9圈,有缺陷的齿再次啮合

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讨论 讨论 原因就出来了  发表于 2013-8-13 11:27
赞成: 5
非常正确,我回答的不准确。 每隔1.2s,高速级一对齿轮各自的损伤轮齿会精确的“重逢”,而不是近似“相遇”。之前还没仔细关注过27与102,原来它们有公约数3,这是典型的齿轮设计缺陷。  发表于 2013-8-6 18:11
想想斜齿轮是如何啮合的?  发表于 2013-8-6 15:48
 楼主| 发表于 2013-8-12 15:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 wdhd 于 2016-7-5 09:51 编辑

  又有一个齿轮箱的问题
  基本情况:
  风力发电机组,1.5WM,二级行星+一级平行,变比100.48,高速输出小齿轮29
  上面的时域波形为齿轮箱输出轴测点,径向
  现象描述:
  时域图中,可以观察到明显的冲击,冲击间隔为转频F0=22.78Hz,幅值约4g
齿轮箱冲击1.jpg
  将图形放大后,发现间隔F0的两个冲击之间出现两种时间间隔的冲击。幅值较大冲击的频率为253.46Hz(绿色光标),在其中叠加的幅值较小的冲击频率为182.2Hz(蓝色光标)
齿轮箱冲击2.jpg


  判断:
  从测点位置及冲击频率表明,输出轴小齿轮存在一定缺陷,在齿轮箱低速的两个测点没有观察到明显冲击。
  在冲击中夹杂的另外两个频率的冲击是哪个部位产生的?高速齿轮的啮合频率约是660Hz,253.46Hz的冲击会是齿轮啮合造成的?
  想听听大家的意见

发表于 2013-8-13 17:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 wind_cms 于 2013-8-13 18:15 编辑
hero9641 发表于 2013-8-6 14:38
前两句我很认同,但是最后一句是?
如果知道了输出级啮合对的齿轮齿数,应该能算出来,小齿轮上有缺陷的 ...


这个频率有人叫追逐频率,我们Bently叫Assembly Phase Frequency, 我个人翻译叫装配相位通过频率。
102/3=34,这个是我最直接的感觉。



你的第二个案例我分析如下:
253.46Hz/22.78Hz=11.126  倍      182.2Hz/22.78Hz=7.9998 倍。
二者加起来约是19, 像是轴承的内圈缺陷频率和外圈缺陷频率,可能是内圈故障,以转频调制。又有外圈的故障频率在里面。
你有轴承参数么?

点评

182.2基本是8倍的F0了,感觉不应该是轴承频率呀  发表于 2013-8-14 10:55
 楼主| 发表于 2013-8-14 10:53 | 显示全部楼层
wind_cms 发表于 2013-8-13 17:59
这个频率有人叫追逐频率,我们Bently叫Assembly Phase Frequency, 我个人翻译叫装配相位通过频率。
10 ...

没有轴承的参数,高速输出会有3个轴承,因为看到时域波形有明显的冲击我就没先考虑是轴承问题
再来几张频谱图,前两张是对数坐标,第三张是线性坐标,
图谱-对数1.jpg
图谱-对数2.jpg
图谱-线性.jpg
ch1是182Hz,图上有明显的谐波;ch2是244Hz,一、二次谐波很明显。
在2k以上的高频部分有大量的边频,分别是187Hz和250Hz
高频谐波.jpg

发表于 2013-8-14 11:02 | 显示全部楼层
hero9641 发表于 2013-8-14 10:53
没有轴承的参数,高速输出会有3个轴承,因为看到时域波形有明显的冲击我就没先考虑是轴承问题
再来几张频 ...

你是因为觉得轴承故障不应该在时域图中出现冲击,所以才觉得不是轴承故障的么?
发表于 2014-11-20 16:08 | 显示全部楼层
楼主您好!我的论文在做风电齿轮箱的故障诊断 因为一直缺乏故障数据 工作迟迟不能进展 实在着急害怕  您能否发些故障数据给我啊 万分感激
发表于 2014-11-20 20:39 | 显示全部楼层
您好 我现在在做风电齿轮箱故障诊断方面的毕设 由于一些原因 ,没有故障数据 现在很焦虑 能否从您这里获得一些故障数据呢?谢谢啦
发表于 2014-11-25 16:38 | 显示全部楼层
我目前只能默默地跟帖,对于问题无法解决,对于故障无法指出,我来学习,
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