【摘要】：風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的實(shí)測(cè)信號(hào)成分復(fù)雜,這使得原本特征微弱的行星齒輪故障信號(hào)更加難以提取。但是,由于齒輪箱多級(jí)傳動(dòng)之間的互相影響,行星齒輪故障會(huì)在故障信號(hào)傳遞過程中引起較明顯的連帶故障。故基于理論與實(shí)驗(yàn)信號(hào)建立信號(hào)傳遞模型,分析研究行星齒輪故障及其連帶故障的傳遞特征。以WTDS風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)為研究對(duì)象,對(duì)正常、行星齒輪均勻磨損故障、行星齒輪斷齒故障以及行星齒輪均勻磨損-斷齒耦合故障四種工作狀態(tài)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),分別從定軸齒輪箱、行星齒輪箱的箱體表面獲取振動(dòng)信號(hào)。通過處理并分析對(duì)比,提取實(shí)驗(yàn)信號(hào)中由行星齒輪故障引起的未知故障頻率�；邶X輪傳動(dòng)機(jī)理,考慮傳動(dòng)軸的柔性、時(shí)變嚙合剛度和綜合嚙合誤差,忽略箱體、軸承等因素,采用集中參數(shù)法建立了正常狀態(tài)下多級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型,并在此模型基礎(chǔ)上獲得行星齒輪均勻磨損故障、行星齒輪斷齒故障以及行星齒輪均勻磨損—斷齒耦合故障狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)模型,依牛頓—?dú)W拉方法導(dǎo)出振動(dòng)微分方程,并用龍格—庫塔法求得不同狀態(tài)下各級(jí)齒輪嚙合的理論振動(dòng)加速度響應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)辨識(shí)理論,以求得的多級(jí)齒輪箱內(nèi)各齒輪副嚙合處的理論振動(dòng)加速度響應(yīng)為輸入,以齒輪箱體表面的實(shí)測(cè)信號(hào)為輸出,將多級(jí)齒輪箱建模成四輸入單輸出系統(tǒng),分別建立正常、行星齒輪均勻磨損故障、行星齒輪斷齒故障以及行星齒輪均勻磨損—斷齒耦合故障四種工作狀態(tài)下的信號(hào)傳遞ARX模型,獲得傳遞函數(shù)估計(jì)。通過對(duì)傳遞函數(shù)幅頻特性曲線的分析,找到了行星齒輪故障狀態(tài)下振動(dòng)信號(hào)功率譜中未知故障頻率的來源,并對(duì)行星齒輪故障特征及傳遞特性進(jìn)行了一定的總結(jié),可對(duì)特征微弱且難以提取的行星齒輪故障診斷起到指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.425
【圖文】：

逑知故障頻率的來源，完善行星齒輪故障特征研宄。逡逑研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)框架圖如圖１－１所示。逡逑風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故逡逑障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)逡逑邐＜／逡逑建立多級(jí)齒輪傳動(dòng)系／邐＼逡逑統(tǒng)動(dòng)力學(xué)灥ｙ逡逑＇求解不同狀態(tài)下ｉ級(jí)齒輪ｆ提取行ｉ齒輪不同故＇逡逑箱內(nèi)各齒輪副嚙合處理論邐障狀態(tài)下產(chǎn)生的未知逡逑振動(dòng)信號(hào)邐Ｊ邋Ｌ故障頻率邐ｖ逡逑，＼邐／＇逡逑＜基于理論與實(shí)驗(yàn)信號(hào)建立不同狀態(tài)＼逡逑下的信號(hào)傳遞模型，獲得傳遞函數(shù)逡逑估計(jì)，分析行星齒輪故障及連帶故逡逑障的傳遞特性邋邐逡逑圖１－１研宄內(nèi)容框架圖逡逑６逡逑

行模擬實(shí)驗(yàn)，既可以模擬正常狀態(tài)，也可以通過更換故障齒輪模擬各種故障狀態(tài)，逡逑并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行齒輪故障傳遞特性分析及故障診斷，不僅具有可行性，而且能逡逑為研宄提供極大的便捷。ＷＴＤＳ風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖２－１逡逑所示。逡逑：＿＿＿１２邐＾邐－４邐５邐６逡逑１邋一三相交流異步電機(jī)：２—扭矩傳感器和編碼器：３—二級(jí)定軸齒輪箱：逡逑４一軸承徑向負(fù)載：５—一級(jí)行星齒輪箱；６■－磁力制動(dòng)器逡逑圖２－１邋ＷＴＤＳ風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)逡逑實(shí)驗(yàn)臺(tái)的相關(guān)電氣參數(shù)如表２－１所示。逡逑邐表２－１實(shí)驗(yàn)臺(tái)相關(guān)電氣參數(shù)邐逡逑發(fā)動(dòng)機(jī)邐１馬力的３相電動(dòng)機(jī)邐逡逑驅(qū)動(dòng)邐３馬力的變頻交流驅(qū)動(dòng)器邐逡逑ＲＰＭ轉(zhuǎn)速范圍邐０￣５０００轉(zhuǎn)／分邐逡逑帶ＬＥＤ數(shù)顯的內(nèi)置轉(zhuǎn)速計(jì)和一個(gè)用于數(shù)據(jù)采集的脈沖式模擬ＴＴＬ輸逡逑轉(zhuǎn)速計(jì)逡逑邐＾邐逡逑邐邐２３０Ｖ邋交流電，單相，６０／５０Ｈｚ邐逡逑

逑實(shí)驗(yàn)臺(tái)多級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)按轉(zhuǎn)速高低分為高速級(jí)、中速級(jí)和低速級(jí)三個(gè)部分，逡逑高、中速級(jí)位于定軸齒輪箱內(nèi)，低速級(jí)位于行星齒輪箱內(nèi)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖２－２逡逑所示。逡逑Ｔ邋＼Ｘ＾＿Ｔ邐ＺＺＺ／邋一一邐ｋ＼＼＼邐＿逡逑ｍ邋／７７７邐１邐４邋￣ＸＸＸＳ邋￣￣邋５邐Ｙ７７７邐Ｔ＜ｍｔ逡逑＼＼＼＼邐／／／／逡逑／邋／邋／／邐２邋３邐ｗ＼＼逡逑Ｔｍ—輸入軸轉(zhuǎn)矩：Ｔｏｕｔ￣輸出軸轉(zhuǎn)矩；逡逑１邋一高速級(jí)主動(dòng)齒輪；２—高速級(jí)從動(dòng)齒輪；３—中速級(jí)主動(dòng)齒輪；４—中速級(jí)從動(dòng)齒輪：逡逑＾一太陽輪：星輪；ｒ一齒圈（固定＾行星架逡逑圖２－２實(shí)驗(yàn)臺(tái)多級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖逡逑行星齒輪箱內(nèi)的４個(gè)行星齒輪的分布情況，如圖２－３所示。值得說明的是，逡逑當(dāng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)行星齒輪箱內(nèi)兩個(gè)行星齒輪同時(shí)故障時(shí)，兩單一故障行星齒輪的分布有逡逑兩種形式：相鄰與相對(duì)。相鄰指兩故障齒輪中心與太陽輪中心連線成直角，如行逡逑星齒輪１、２分布所示；相對(duì)指兩故障齒輪中心與太陽輪中心連線在一條直線上，逡逑如行星齒輪１、３所示。逡逑圖２－３行星齒輪分布圖逡逑參照實(shí)驗(yàn)臺(tái)技術(shù)說明書中相關(guān)信息，并加以測(cè)算，得到各齒輪的主要參數(shù)，逡逑８逡逑

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本文編號(hào)：2770991