行星齒輪箱是現(xiàn)代機械設(shè)備系統(tǒng)中重要的傳動機構(gòu),因為它體積小、速比范圍廣、負(fù)載能力強、工作平穩(wěn)等特點而被廣泛的應(yīng)用。而齒輪作為齒輪箱的核心部件在其中扮演者重要角色。正因如此,當(dāng)齒輪箱內(nèi)部齒輪發(fā)生故障的時候往往會導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)的動力癱瘓,甚至對整個工業(yè)生產(chǎn)和操作人員人生安全造成重大影響。鑒于此,對行星齒輪箱齒輪進行故障診斷檢測具有非常重要的意義。具體內(nèi)容如下:相較于傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理算法,經(jīng)驗小波變換算法具有良好的自適應(yīng)性,數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)過程可靠、分解結(jié)果穩(wěn)定、計算簡單迅速等優(yōu)勢。鑒于此,本文提出了以振動信號傳感器和新型的聲發(fā)射信號傳感器對不同種類的行星齒輪的采集數(shù)據(jù)為研究對象,利用經(jīng)驗小波變換算法在數(shù)字信號處理領(lǐng)域中的獨特優(yōu)勢,設(shè)計并制作一套行星齒輪箱故障檢測系統(tǒng)完成對行星齒輪箱故障檢測和識別的方案。完成了整個數(shù)字采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計,其中主要包括信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC配置電路、控制芯片和存儲傳輸電路、以及系統(tǒng)電源電路設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,采用以FPGA+ARM為架構(gòu)的芯片Zynq-7010完成了片上系統(tǒng)搭建和軟件開發(fā)工作。在設(shè)計開發(fā)過程中涉及到PL部分邏輯系統(tǒng)設(shè)計和PS部分C語言程序開發(fā)。整個系統(tǒng)設(shè)計包含:ADC7903控制器模塊、PL與PS通信模塊、各類IP核的參數(shù)配置、以及DMA和以太網(wǎng)傳輸端口等部分設(shè)計。通過結(jié)合設(shè)計的檢測系統(tǒng)與行星齒輪箱工作平臺,進行了大量的數(shù)據(jù)采集、分析實驗。在該實驗中,采用了聲發(fā)射和振動信號傳感器分別對正常、斷齒、裂紋行星齒輪在60rpm、180rpm、240rpm、300rpm轉(zhuǎn)速下的運行數(shù)據(jù)進行了采集。最后運用經(jīng)驗小波變換算法對聲發(fā)射信號和振動信號傳感器所采集到的數(shù)據(jù)進行處理,提取出故障齒輪的故障特征參數(shù),通過對處理后的聲發(fā)射信號與振動信號數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式,從實際上驗證了經(jīng)驗小波變換算法在行星齒輪箱故障診斷中的可行性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 行星齒輪箱故障機理和診斷原理研究2.1 行星齒輪箱的結(jié)構(gòu)特點以及工作原理行星齒輪箱傳動系統(tǒng)往往由一個太陽輪、多個行星齒輪和一個齒輪圈等部分組成。在行星齒輪箱傳動系統(tǒng)中，常�？梢酝ㄟ^固定不同的部件而選擇不同的輸入和輸出方式。這是因為它們擁有獨立的運轉(zhuǎn)模式，行星輪可以繞行星軸自轉(zhuǎn)，同時又繞太陽輪公轉(zhuǎn)。太陽輪與行星輪是外嚙合，二者反向旋轉(zhuǎn)，行星輪與齒圈是內(nèi)嚙合，二者同向旋轉(zhuǎn)，斜齒嚙合方式常用在行星齒輪箱系統(tǒng)中，以便提高齒輪系統(tǒng)承載能力和工作的平穩(wěn)性。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文量減小改誤差，從而使齒形誤差盡量小。星齒輪故障檢測理論基礎(chǔ)章節(jié)詳細(xì)敘述了齒輪的故障機理和表現(xiàn)形式，接下來將要從理論方面探輪的故障檢測方法。由第一章可知，當(dāng)前行星齒輪箱無損檢測領(lǐng)域中的是關(guān)于振動信號和關(guān)于聲發(fā)射信號的故障信號檢測技術(shù)，因此下一部分紹基于振動信號和聲發(fā)射信號的故障檢測技術(shù)。齒輪的振動機理與檢測技術(shù)于齒輪間的嚙合情況比較復(fù)雜，所以對齒輪嚙合傳動過程中的振動系統(tǒng)的建模往往比較困難。一般來說，一對嚙合齒輪可以看作成一個具有質(zhì)阻尼的振動系統(tǒng)，其模型如下所示：

在階次分析法中，我們可以通過階次重采樣方式跟蹤和分離故分析信號的階次譜從而得出故障結(jié)論[39]。發(fā)射檢測技術(shù)原理與聲發(fā)射信號理論中局部區(qū)域應(yīng)力集中，快速釋放能量并產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為ustic Emission，簡稱 AE），有時也稱為應(yīng)力波發(fā)射[40]。聲發(fā)射信號，一般在 1KHz-1MHz 之間。一般地，行星齒輪箱內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)嚙合聲發(fā)射信號比較微弱常常需要借助靈敏度更高的設(shè)備來獲取聲發(fā)射此，將用靈敏度高的儀器設(shè)備采集聲發(fā)射信號和通過采集的聲發(fā)射推斷被測源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)[41]。聲發(fā)射技術(shù)檢測行星齒輪箱的原理如下圖所示，行星齒輪箱內(nèi)部齒產(chǎn)生的彈性波聲發(fā)射信號傳播到達傳感器材料的表面，從而引起聲面產(chǎn)生移動，然后由傳感器將機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，最后再被放理和記錄。人們再對聲發(fā)射信號處理從中提取特征參數(shù)，最后通過參數(shù)推斷行星齒輪箱內(nèi)部齒輪的運行狀況。
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本文編號：2887172