本文關(guān)鍵詞：非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障診斷方法研究

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【摘要】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、艦船和舵機(jī)等機(jī)械裝備中齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速受載荷變化的影響,存在一定幅度的隨機(jī)波動(dòng),導(dǎo)致其振動(dòng)信號(hào)具有較強(qiáng)的非平穩(wěn)性。而傳統(tǒng)的齒輪故障診斷時(shí)頻分析方法僅適用于轉(zhuǎn)速恒定的工況條件,采用該類方法對(duì)變轉(zhuǎn)速齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,會(huì)出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象,無法準(zhǔn)確提取到齒輪故障特征,所以對(duì)非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障診斷方法進(jìn)行研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。為研究非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn),本文采用ADAMS機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)特性分析軟件,對(duì)故障齒輪振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行仿真,并對(duì)比分析了平穩(wěn)和非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速條件下齒輪箱故障振動(dòng)仿真信號(hào)的時(shí)頻譜圖。采用傳統(tǒng)的時(shí)頻分析方法,分別處理平穩(wěn)和非平穩(wěn)仿真信號(hào),對(duì)該類方法應(yīng)用于非平穩(wěn)信號(hào)的不適用性進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)本課題研究的齒輪箱轉(zhuǎn)速隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)并搭建了非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪箱故障診斷測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng),通過增加單個(gè)齒面點(diǎn)蝕面積比率模擬齒輪故障的發(fā)展過程,制定了分別采用編碼器觸發(fā)和非編碼器觸發(fā)的非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障診斷試驗(yàn)方案。針對(duì)非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障振動(dòng)信號(hào)具有非線性和多分量的特點(diǎn),提出了基于微分固有時(shí)間尺度分解的時(shí)頻分析方法,對(duì)故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行微分處理,將信號(hào)中頻率相近的分量區(qū)分開,再采用固有時(shí)間尺度分解方法對(duì)微分處理后的信號(hào)進(jìn)行分解,將多分量信號(hào)分解為若干個(gè)瞬時(shí)頻率具有物理意義的本征時(shí)間尺度分量之和,分離無關(guān)干擾噪聲分量,提高信號(hào)的信噪比。針對(duì)非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障振動(dòng)信號(hào)具有強(qiáng)非平穩(wěn)性的特點(diǎn),提出一種無鑒相裝置的基于改進(jìn)Hilbert-Huang變換的非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速估計(jì)的齒輪故障診斷方法,首先采用微分固有時(shí)間尺度分解方法對(duì)故障振動(dòng)信號(hào)分解,去除噪聲分量;再應(yīng)用Hilbert變換用于求解故障振動(dòng)信號(hào)瞬時(shí)頻率,估計(jì)故障齒輪轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)非平穩(wěn)故障振動(dòng)信號(hào)的平穩(wěn)化處理;最后采用階比追蹤的方法提取非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障特征。
【關(guān)鍵詞】：齒輪故障診斷 非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速 微分固有時(shí)間尺度分解 轉(zhuǎn)速估計(jì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題的來源及研究的目的和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-18
• 1.2.1 齒輪故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障診斷方法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 自適應(yīng)時(shí)頻分析方法研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文的研究內(nèi)容18-21
• 第2章 非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速齒輪故障振動(dòng)特性仿真分析21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 齒輪箱振動(dòng)特性仿真力學(xué)條件設(shè)置21-24
• 2.2.1 簡(jiǎn)化仿真三維模型21-22
• 2.2.2 齒輪等效接觸模型22-24
• 2.2.3 約束與載荷的施加24
• 2.3 齒輪非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速條件設(shè)置24-27
• 2.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置24-25
• 2.3.2 齒輪平穩(wěn)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果分析25-26
• 2.3.3 齒輪非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果分析26-27
• 2.4 齒輪箱故障振動(dòng)特性分析27-32
• 2.4.1 齒輪故障振動(dòng)特性分析27-29
• 2.4.2 測(cè)點(diǎn)振動(dòng)特性分析29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 非平穩(wěn)故障診斷試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方案制定33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 齒輪故障診斷試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-37
• 3.2.1 齒輪故障診斷試驗(yàn)系統(tǒng)搭建33-36
• 3.2.2 齒輪故障類型選擇36-37
• 3.2.3 齒輪箱傳感器測(cè)點(diǎn)布置37
• 3.3 齒輪故障診斷試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)37-40
• 3.3.1 齒輪預(yù)置故障模擬37-39
• 3.3.2 齒輪故障診斷試驗(yàn)規(guī)劃39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于微分固有時(shí)間尺度分解時(shí)頻分析方法研究41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 基于局域波分解的自適應(yīng)信號(hào)處理方法41-43
• 4.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庠?/span>41-42
• 4.2.2 本征時(shí)間尺度分解原理42-43
• 4.3 微分固有時(shí)間尺度分解的故障特征提取方法43-47
• 4.3.1 微分EMD故障特征提取方法43-45
• 4.3.2 微分ITD故障特征提取方法45-47
• 4.4 微分固有時(shí)間尺度分解方法在齒輪故障診斷中的應(yīng)用47-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于轉(zhuǎn)速估計(jì)的非平穩(wěn)齒輪故障診斷方法53-69
• 5.1 引言53
• 5.2 基于等角度周期平均降噪的階次分析方法53-58
• 5.2.1 等角度周期平均降噪算法原理53-55
• 5.2.2 基于改進(jìn)等角度周期平均降噪的階次分析方法55-58
• 5.3 基于改進(jìn)瞬時(shí)頻率計(jì)算的轉(zhuǎn)速估計(jì)方法58-62
• 5.3.1 瞬時(shí)頻率58-61
• 5.3.2 基于改進(jìn)Hilbert-Huang變換的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法61-62
• 5.4 等角度重采樣及階比追蹤原理62-65
• 5.5 基于改進(jìn)Hilbert-Huang變換非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速估計(jì)階比分析方法65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 致謝76

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本文編號(hào)：955591