【摘要】：針對(duì)目前對(duì)行星輪系故障的振動(dòng)機(jī)理研究較少,且缺乏對(duì)故障狀態(tài)下尤其是不同故障程度下行星齒輪箱系統(tǒng)故障特性的研究等問(wèn)題,建立了行星輪系的故障動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)對(duì)模型的求解,分析得到了行星輪系故障時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)的頻譜特性。并針對(duì)行星輪系故障響應(yīng)微弱、噪聲污染嚴(yán)重、響應(yīng)信號(hào)頻譜的邊帶復(fù)雜、故障特征提取困難等問(wèn)題,提出了一種基于頻域信息交換的自適應(yīng)隨機(jī)共振故障診斷方法。通過(guò)對(duì)不同狀態(tài)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證了所建立模型的準(zhǔn)確性及所提出故障診斷方法的有效性。本文的主要研究工作如下:(1)論述了行星輪系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其故障診斷的難點(diǎn),分析了目前相關(guān)研究所存在的問(wèn)題,并引出了建立基于故障的行星齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型并提出高效的行星輪系微弱故障信號(hào)處理方法,對(duì)研究行星輪系故障機(jī)理及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要意義。(2)建立了行星齒輪箱的集中參數(shù)動(dòng)力學(xué)模型,考慮了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)傳輸路徑變化對(duì)采集信號(hào)的調(diào)制作用;齒輪副的時(shí)變嚙合剛度用傅里葉級(jí)數(shù)表示,得到了行星齒輪箱嚙合副在不同故障狀態(tài)下的時(shí)變剛度表達(dá)式;通過(guò)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型的求解,得到了行星輪系不同故障狀態(tài)下模型響應(yīng)的頻譜特性。(3)提出了基于頻域信息交換的自適應(yīng)隨機(jī)共振方法,用于行星齒輪箱的故障診斷分析。頻域信息交換克服了隨機(jī)共振小參數(shù)條件的限制,且只對(duì)關(guān)心的頻段進(jìn)行處理從而避免了其他諧波分量的影響;應(yīng)用蟻群算法自適應(yīng)地優(yōu)化雙穩(wěn)系統(tǒng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的最佳匹配。該方法對(duì)行星輪系響應(yīng)信號(hào)的包絡(luò)譜進(jìn)行分析,可以避免復(fù)雜的邊帶分析。通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)的處理分析,初步驗(yàn)證了該方法的有效性。(4)搭建了行星齒輪箱故障診斷試驗(yàn)臺(tái),通過(guò)試驗(yàn)與模型結(jié)果的對(duì)比分析,驗(yàn)證了本文所建立動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。同時(shí),應(yīng)用本文提出的故障診斷方法處理試驗(yàn)信號(hào),有效地提取出了信號(hào)的故障特征,驗(yàn)證了該方法對(duì)于行星輪系故障特征提取的有效性;通過(guò)與傳統(tǒng)的變尺度隨機(jī)共振方法進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法用于行星齒輪箱故障診斷更為有效。(5)對(duì)本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)研究的不足之處提出了改進(jìn)措施和進(jìn)一步研究的方向。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.425
【圖文】：

1. 緒論1.1 課題研究的目的及意義行星齒輪箱是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的一種常用減速裝置，具有傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于直升機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電、工程機(jī)械等領(lǐng)域[1]。由于行星輪系一般在低速重載的條件下工作，同時(shí)作業(yè)時(shí)的環(huán)境惡劣，導(dǎo)致行星輪、太陽(yáng)輪等常常發(fā)生裂紋、輪齒表面剝落、斷齒等故障。行星齒輪箱故障的發(fā)生，導(dǎo)致整機(jī)工作不平穩(wěn)甚至停機(jī)，從而造成難以估量的損失。例如，行星齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件之一，常年在無(wú)規(guī)律的風(fēng)力作用及瞬時(shí)強(qiáng)風(fēng)沖擊的環(huán)境下工作，非常容易發(fā)生故障[2]。丹麥某個(gè)公司的風(fēng)電行星齒輪箱在運(yùn)行中出現(xiàn)了嚴(yán)重故障，其在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)均不能檢測(cè)出具體故障，且利用傳統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法也不能有效提取出故障特征，最終給公司造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[3]。

圖 3.5 行星輪系齒輪嚙合示意圖中某個(gè)行星輪（記為第 1 個(gè)行星輪）的輪齒發(fā)剛度中只有sp1K 、rp1K 發(fā)生變化，其他嚙合剛、 變化前后的幅值差圖如圖 3.6 所示。1( )f s pk tp pTz Ta v a v1k k1( )f r pk ta v a v1k kTpTTtt2pT星輪 1 斷齒故障時(shí)嚙合剛度sp1K 、rp1K 變化前后的1( )pt 、1( )frpk t 分別表示斷齒嚙合剛度 、自轉(zhuǎn)周期。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蘇勛文;王少萍;;齒輪故障演化的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械傳動(dòng);2015年02期

2 巫世晶;彭則明;王曉筍;朱偉林;李洪武;潛波;程燕;;嚙合誤差對(duì)復(fù)合行星輪系動(dòng)態(tài)均載特性的影響[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年03期

3 陳小旺;馮志鵬;LIANG Ming;;基于迭代廣義同步壓縮變換的時(shí)變工況行星齒輪箱故障診斷[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年01期

4 邱星輝;韓勤鍇;褚福磊;;風(fēng)力機(jī)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究綜述[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年11期

5 雷亞國(guó);湯偉;孔德同;林京;;基于傳動(dòng)機(jī)理分析的行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)仿真及其故障診斷[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年17期

6 雷亞國(guó);孔德同;李乃鵬;林京;;自適應(yīng)總體平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饧捌湓谛行驱X輪箱故障檢測(cè)中的應(yīng)用[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年03期

7 馮志鵬;范寅夕;LIANG Ming;褚福磊;;行星齒輪箱故障診斷的非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)分析方法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年17期

8 陳會(huì)濤;秦大同;吳曉鈴;周志剛;楊軍;;考慮隨機(jī)制造誤差的風(fēng)力機(jī)行星齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年21期

9 李發(fā)家;朱如鵬;鮑和云;項(xiàng)昌樂(lè);劉輝;;行星齒輪系動(dòng)力學(xué)特性分析及試驗(yàn)研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

10 雷亞國(guó);韓冬;林京;何正嘉;譚繼勇;;自適應(yīng)隨機(jī)共振新方法及其在故障診斷中的應(yīng)用[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王鑫;行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障狀態(tài)下非線性動(dòng)力學(xué)研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

2 陸思良;基于隨機(jī)共振的微弱信號(hào)檢測(cè)模型及應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 劉劍鋒;基于時(shí)頻—解調(diào)分析的行星齒輪箱故障診斷方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 吳冠宇;風(fēng)電齒輪箱齒輪故障預(yù)警與診斷的研究[D];華北電力大學(xué);2015年

3 徐t;弱光非線性增強(qiáng)的隨機(jī)共振方程研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 林梅彬;齒輪非線性系統(tǒng)的參數(shù)靈敏度分析[D];重慶大學(xué);2014年

5 王婕;基于隨機(jī)共振和混沌理論的行星齒輪箱微弱信號(hào)檢測(cè)方法研究[D];電子科技大學(xué);2014年

6 李相臣;基于自適應(yīng)隨機(jī)共振的微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2013年

7 渠珍珍;高重合度行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析[D];南京航空航天大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2724952