【摘要】：定軸齒輪箱與行星齒輪箱作為齒輪傳動系統(tǒng)的基本組成部分,其振動和噪聲直接影響設(shè)備運行的可靠性。齒輪箱運行工況復(fù)雜多變,導(dǎo)致其振動響應(yīng)信號中的故障特征往往被淹沒而難以識別,因此研究各故障工況下不同輪系振動響應(yīng)信號特征,對于設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。(1)基于LMS Virtual.lab動力學(xué)仿真軟件,建立了齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ?設(shè)置輪齒齒根裂紋故障模型,齒輪嚙合副通過CAD Contact Force模擬,并依靠其輪廓識別功能,產(chǎn)生與齒輪裂紋相應(yīng)的內(nèi)部激勵,通過分析箱體固定測點的振動響應(yīng)信號,得到輪系齒輪裂紋故障的振動響應(yīng)信號特征。(2)建立含齒輪裂紋故障的定軸齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ?當(dāng)齒輪裂紋深度較小時,振動響應(yīng)頻率成分與正常工況無明顯區(qū)別,主要頻率成分為嚙合頻率及其倍頻;當(dāng)裂紋深度增大到一定程度,產(chǎn)生了新的故障齒輪轉(zhuǎn)頻及其倍頻調(diào)制箱體固有頻率的共振調(diào)制邊帶,調(diào)制邊帶幅值大小和寬度與裂紋深度和輪系載荷大小成正比關(guān)系。(3)分別建立含齒根裂紋的太陽輪與行星輪的單級行星齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ?當(dāng)裂紋深度較小時,振動響應(yīng)信號階次譜中階次成分與正常工況無明顯區(qū)別,主要階次成分為各階嚙合頻率階次及其附近能被行星輪通過頻率階次整除的峰值階次、微弱的行星架轉(zhuǎn)頻階次和行星輪通過頻率階次調(diào)制峰值階次的邊帶成分。當(dāng)裂紋深度增大到一定程度,太陽輪裂紋工況下,振動響應(yīng)階次譜的峰值階次附近出現(xiàn)新的以兩倍太陽輪絕對轉(zhuǎn)頻階次及其諧次為主的調(diào)制邊帶,共振帶內(nèi)出現(xiàn)了兩組調(diào)制邊帶(以行星輪個數(shù)倍的太陽輪相對行星架的轉(zhuǎn)頻階次為間隔),并形成了特征階次間隔(間隔為太陽輪相對行星架的轉(zhuǎn)頻階次與行星輪個數(shù)倍的行星架轉(zhuǎn)頻階次之差);行星輪裂紋工況下,共振帶內(nèi)也出現(xiàn)了兩組調(diào)制邊帶(間隔為行星輪相對行星架的轉(zhuǎn)頻階次),并形成了特定的特征階次間隔(間隔為行星輪絕對轉(zhuǎn)頻階次與行星架轉(zhuǎn)頻階次之差)。階次譜中因故障特征階次之間互相調(diào)制以及故障特征階次再次調(diào)制行星架轉(zhuǎn)頻階次和行星輪通過頻率階次,還有很多其他微弱階次成分;調(diào)制邊帶幅值大小和寬度與裂紋深度和輪系載荷大小成正比關(guān)系。實驗驗證了仿真分析的正確性。
【圖文】：

齒輪箱結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 單級定軸齒輪箱結(jié)構(gòu)簡圖2.1.1 定軸齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ徒⒃?CATIA 中建立齒輪箱各部件模型，賦予各部件模型材料屬性，參數(shù)見表 2-1。鑒輸入軸輸入齒輪輸出齒輪輸出軸軸承

Driver 并設(shè)定轉(zhuǎn)速，在從動輪的旋轉(zhuǎn)副上施加 RSDA 并設(shè)定負(fù)載。進(jìn)過分析計算，為避免箱體固有特征頻率與振動響應(yīng)頻率成分耦合，導(dǎo)致各頻率成分相互干擾，同時為了突出故障頻率特征，設(shè)定輸入轉(zhuǎn)速為 1440r/min，設(shè)定負(fù)載為 100N·m。計算得定軸齒輪箱運行參數(shù)見表 2-2。設(shè)置信號采樣頻率為 100kHz、信號采樣時長 5s。最后提取箱體上測點垂直方向的振動加速度信號，進(jìn)行 FFT 變換后得到齒輪箱振動響應(yīng)信號頻譜圖。表2-2 仿真定軸齒輪箱模型運行參數(shù)傳動比 i 拖動轉(zhuǎn)速 n/(r/min) 嚙合頻率 f/Hz 輸入軸轉(zhuǎn)頻 f/Hz 輸出軸轉(zhuǎn)頻 f/Hz23/56 1440 552 24 9.8齒輪箱正常嚙合工況下，，由圖 2-2(a)輸出轉(zhuǎn)速信號時域波形可知，輪系輸出轉(zhuǎn)速在590.4r/min-592.2r/min 之間波動，相比理論輸出轉(zhuǎn)速(591.4r/min)波動小于 1r/min，相對轉(zhuǎn)速誤差可以忽略不計；由圖 2-2(b)輸出轉(zhuǎn)速幅值譜可知，主要頻率成分為齒輪箱的嚙合頻率mf （552.5Hz）及其倍頻(1104Hz、1656Hz 等)，各頻率成分幅值大小逐級遞減，仿真與理論結(jié)果數(shù)值誤差小于 0.1%，由系統(tǒng)誤差引起。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2660261