行星齒輪箱是機(jī)械設(shè)備中多個(gè)行星齒輪圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)系統(tǒng),降低轉(zhuǎn)速的同時(shí)增大扭矩,適用于高速大功率以及低速大扭矩的機(jī)械傳動(dòng)。在運(yùn)行時(shí),行星齒輪箱時(shí)常承受復(fù)雜的動(dòng)態(tài)重載荷,容易出現(xiàn)故障。行星齒輪箱是否能正常工作不僅影響著整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),更與工人的人身安全緊密相連,因此針對行星齒輪箱的故障診斷研究對于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)十分重要。振動(dòng)分析法理論基礎(chǔ)完備,發(fā)展較早,是目前最為主要的故障診斷方法,已經(jīng)成熟地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的故障診斷中。但是因?yàn)樾行驱X輪箱所含旋轉(zhuǎn)部件較多,導(dǎo)致采集的振動(dòng)信號相互疊加,成分復(fù)雜,機(jī)械諧振干擾比較嚴(yán)重,同時(shí)對于煤礦、風(fēng)電場等特殊環(huán)境中的機(jī)械設(shè)備來說,振動(dòng)信號采集存在困難,因此將電機(jī)電流分析法(Motor Current Signature Analysis,MCSA)應(yīng)用于對行星齒輪箱的故障診斷具有現(xiàn)實(shí)意義。本文將電機(jī)電流信號作為故障信息來源,利用行星齒輪箱綜合故障模擬試驗(yàn)臺模擬行星輪和太陽輪故障,分別采集行星輪和太陽輪裂紋、斷齒和缺齒單一故障狀態(tài)下以及行星輪-太陽輪復(fù)合故障狀態(tài)下的電流信號,對電流信號進(jìn)行特征提取。通過分析電流信號的時(shí)域因子(峭度值,峭度指標(biāo)等)變化情況以及頻域幅值特征情況,初步判定故障的存在。為了進(jìn)一步準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障特征提取,采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法。EMD可以把電流原始信號分解為由高頻到低頻的一系列模態(tài)分量(Intrinsic Mode Function,IMF),觀察分量的時(shí)域特征,可以找到有意義的模態(tài)分量,對分量進(jìn)行傅立葉變換得到頻譜圖。通過分析頻譜圖中的譜線成分,和無故障狀態(tài)下的電流信號作對比,找到了行星輪和太陽輪的局部故障特征頻率,有效地診斷了行星齒輪箱行星輪和太陽輪的缺齒、斷齒故障,但是對于裂紋故障和行星輪-太陽輪復(fù)合故障,診斷效果欠佳。同時(shí)EMD在分解電流信號過程在中,存在模態(tài)分解個(gè)數(shù)不可控和易發(fā)生模態(tài)混疊現(xiàn)象這兩個(gè)不足。針對EMD方法存在的不足,提出基于電機(jī)電流信號變分模態(tài)分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的特征提取方法,該方法融合了互相關(guān)性和峭度理論,可以有效避免模態(tài)混疊現(xiàn)象并能預(yù)設(shè)模態(tài)分解個(gè)數(shù)。將采集的電流信號經(jīng)過VMD分解,通過互相關(guān)性和峭度理論選取有效分量,繪制有效分量的包絡(luò)譜,通過分析包絡(luò)譜中的譜線成分,實(shí)現(xiàn)了對行星齒輪箱行星輪故障、太陽輪故障以及行星輪-太陽輪復(fù)合故障的診斷識別。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,VMD方法對于電流信號的分解更加細(xì)致,可以將電流工頻和故障特征頻率分解到不同模態(tài)分量中,有效地降低了電流工頻對故障特征頻率的干擾,為電流分析法應(yīng)用于行星齒輪箱故障診斷中提供了一種新的參考。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

圖 2-1 行星齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-1 Structural sketch of planetary gearbox輪箱的組成部件與普通定軸齒輪箱相似，通常包含齒輪，軸承，軸，件發(fā)生故障，整個(gè)齒輪箱可能會(huì)發(fā)生故障并造成嚴(yán)重后果。行星齒輪

圖 3-1 行星齒輪箱綜合故障模擬試驗(yàn)臺Fig.3-1 Comprehensive fault simulation test bench for planetary gear box

傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
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2 陳鳳艷;裴艷清;郝麗格;陳世剛;;高效加工錐度過盈配合聯(lián)接行星架[J];金屬加工(冷加工);2013年24期

3 周思柱;景華斌;李洪波;;行星架應(yīng)力應(yīng)變理論計(jì)算和有限元分析的比較[J];長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工卷;2009年04期

4 王云根,施一萍;側(cè)板式行星架的有限元分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械傳動(dòng);1999年01期

5 吳純青;;鏟運(yùn)機(jī)差速器淺析[J];礦山機(jī)械;1989年10期

6 易明星;;可卸折疊式行星架[J];機(jī)械工人.冷加工;1989年08期

7 許洪斌;徐濤金;黃永平;;考慮行星架柔性時(shí)行星輪傳動(dòng)系統(tǒng)均載特性分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2016年03期

8 陳克華;劉冰;秦積虎;;分體行星架的焊接工藝優(yōu)化[J];煤礦機(jī)電;2014年04期

9 張志宏;劉忠明;張和平;張立勇;孟令先;李紀(jì)強(qiáng);王征兵;王振;;偏航變槳減速器單臂行星架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[J];機(jī)械傳動(dòng);2012年06期

10 呂鳳雷;劉澤明;;行星架鑄改鍛焊結(jié)構(gòu)工藝探討[J];金屬加工(熱加工);2010年22期

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5 潘喻;行星牽引傳動(dòng)楔形加載結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];大連交通大學(xué);2017年

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本文編號：2866322