徐振黔

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333000)

0 引言

传统的齿轮故障诊断研究都是针对负载不变的情况，利用齿轮振动信号的异常来单一映射齿轮不同的状态和故障，文献［1－3］就把不同的非参数方法用在恒定载荷的故障诊断上。在齿轮振动信号参数化建模应用中，Wang等［4］通过对健康状态时采用域同步平均处理后信号用AR模型建模，用线性预测误差过滤器来完成故障的诊断。Zhan等［5］引入了自适应Kalman滤波器的AR模型，来拟合振动残余信号，对不同负载下的信号采用不同阶数，通过统计学方法对AR余量信号估计来诊断。上述文献是在恒定载荷下，或是在变负载下的某个负载上单独建模，也相当于恒定负载，没有从整体上考虑负载的影响。

本研究中提出了将连续变化的载荷信号作为ARX模型的输入，以齿轮副为研究对象，对正弦性变载荷工况的振动信号进行处理，用ARX和一阶多项式模型拟合信号，以CHMM为分类器，对齿轮全生命周期进行故障诊断。

1 实验设计

试验在单级齿轮变速箱试验台上进行。动力源是一台同步转速为1750 r/min、额定动率为4.5 kW的电动机。负载由规格相同的电机改装而成，并通过控制其电流来采集不同工况下的实验数据。同时，为了对齿轮作全生命周期分析，实验过程将使齿轮超负荷运行，从而加速齿轮失效，缩短寿命。采样频率为20 kHz，每隔30 min采样一次，采样宽度10 s，因此每个数据文件含20万个采样点。速度由数字矢量驱动单元控制，负载是通过类似单元控制发电机电流。……