齒輪是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中十分重要的一種傳動(dòng)零件,齒輪本身工作環(huán)境一般都比較惡劣導(dǎo)致其極易發(fā)生故障,進(jìn)而引起整個(gè)機(jī)械設(shè)備的停機(jī),造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,甚至導(dǎo)致人員傷亡等嚴(yán)重后果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械設(shè)備的故障診斷方法也日新月異,為了更好的對(duì)齒輪故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)識(shí)別與診斷,對(duì)齒輪故障的檢測(cè)分析方法還需不斷的進(jìn)行研究和探索。光纖光柵技術(shù)是近些年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)試技術(shù),因此本論文將光纖光柵測(cè)試技術(shù)用于齒輪故障診斷,并通過(guò)測(cè)試分析驗(yàn)證其應(yīng)用的可行性及有效性。首先,分析了齒輪嚙合工作的振動(dòng)機(jī)理和振動(dòng)特征及故障診斷的常用方法,論述了光纖光柵傳感技術(shù)的工作原理及光纖光柵的傳感特性。根據(jù)齒輪故障診斷的需要,搭建了齒輪故障診斷試驗(yàn)臺(tái),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用振動(dòng)傳感器對(duì)齒輪三種狀態(tài)即齒輪斷齒、磨損和正常工況下的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集,通過(guò)時(shí)域波形分析判斷齒輪各不同工況下的振動(dòng)信號(hào)特征,分別采用頻域分析中的幅值譜、功率譜、倒頻譜和包絡(luò)譜等分析方法,研究了齒輪振動(dòng)信號(hào)的各種成分與特點(diǎn),通過(guò)對(duì)比分析可比較清楚了解各種頻譜分析方法對(duì)齒輪不同故障的識(shí)別診斷能力及特點(diǎn)。其次根據(jù)光纖光柵技術(shù)原理,在齒輪齒根處布置光纖光柵傳感器,實(shí)現(xiàn)了在不同轉(zhuǎn)速下對(duì)各工況齒輪齒根處應(yīng)變的實(shí)時(shí)檢測(cè),并通過(guò)光纖滑環(huán)完成了光信號(hào)從齒輪箱內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體到齒輪箱外解調(diào)儀的信號(hào)傳輸。然后通過(guò)光纖耦合模理論分析了齒輪不同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變變化關(guān)系,以及不同轉(zhuǎn)速下各種故障齒根處應(yīng)變的變化特征。最后通過(guò)對(duì)比分析光纖光柵測(cè)試所得的齒輪齒根處應(yīng)變的變化情況,得出了齒輪斷齒、磨損和正常工況下的實(shí)際應(yīng)變變化特征。結(jié)果表明通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析所得結(jié)論與實(shí)際故障設(shè)置情況基本一致,探究了齒輪故障的振動(dòng)特征與應(yīng)變特征的內(nèi)在關(guān)聯(lián)程度,實(shí)現(xiàn)了光纖光柵傳感技術(shù)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械齒輪故障診斷中的應(yīng)用,同時(shí)也驗(yàn)證了光纖光柵傳感技術(shù)在齒輪故障診斷中應(yīng)用的可行性和有效性。豐富了齒輪故障診斷監(jiān)測(cè)方法,為后續(xù)的研究工作提供了新的思路。
【學(xué)位單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

2 齒輪故障機(jī)理及常用診斷方法2. 齒輪故障機(jī)理及常用診斷方法理及故障類型理身結(jié)構(gòu)和工作嚙合原理的特點(diǎn)，齒輪工作產(chǎn)生的動(dòng)信號(hào)故障診斷識(shí)別時(shí)，我們通常很難建立完析選擇正確的分析方法尤其重要，通常會(huì)將其慮齒輪嚙合時(shí)齒面摩擦力的影響，只是把它抽的振動(dòng)系統(tǒng)，則齒輪輪齒嚙合系統(tǒng)的物理模型

(a)直齒輪 (b)斜齒輪圖 2.2 嚙合剛度變化曲線Fig.2.2 Mesh stiffness variation curve由式（2.2）易知如果已知嚙合齒輪副的轉(zhuǎn)頻和其齒數(shù)，可以得出齒輪嚙頻率計(jì)算公式為：11 1 2 2 160cnf Nf z Nf z N z（2.2其中：1f 為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)頻2f 為從動(dòng)輪對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)頻（Hz ），1n 為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速2n 為從輪轉(zhuǎn)速（r/min），1z 為主動(dòng)輪齒數(shù)2z 為從動(dòng)輪的齒數(shù)。所以不論齒輪是否發(fā)生故障，工作中的齒輪嚙合頻率必然一直存在，其區(qū)是振動(dòng)的幅值有所差異。當(dāng)齒輪故障時(shí)，故障信號(hào)會(huì)以嚙合頻率為載體呈現(xiàn)。

正常齒輪振動(dòng)信號(hào)頻譜特征圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2864340