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風(fēng)力機組齒輪箱傳動系統(tǒng)的動力學(xué)計算與齒輪故障特征分析

發(fā)布時間:2017-08-07 04:08

  本文關(guān)鍵詞:風(fēng)力機組齒輪箱傳動系統(tǒng)的動力學(xué)計算與齒輪故障特征分析


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【摘要】:為了研究齒輪故障對傳動系統(tǒng)的影響以及復(fù)合故障時振動信號的特征,對風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)進行實驗信號的采集與分析。針對行星齒輪傳動系統(tǒng)振動信號的不穩(wěn)定性、故障特征信號難以提取等特點,分別建立了多剛體動力學(xué)模型和剛?cè)狁詈系膭恿W(xué)模型,研究了齒輪故障時振動信號的特征以及對傳動系統(tǒng)的影響。首先從理論對齒輪的主要故障振動信號的時域和頻域進行了分析,并介紹了齒輪故障特征頻率的計算方法。建立了風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)的有限元模型,分析了其低階固有頻率和相對應(yīng)的振型,掌握了齒輪傳動系統(tǒng)有可能發(fā)生的共振頻率范圍以及相應(yīng)的振動方式。在故障診斷時對提取加速度信號的測點布置提供了指導(dǎo)作用。實驗信號中,在定軸高速主動輪單一故障時中速級嚙合頻率及其2倍頻附近的頻帶幅值較高,復(fù)合故障時在中速級嚙合頻率2倍頻附近出現(xiàn)了幅值較高的頻帶且其倍頻高于基本嚙合頻率,在低頻區(qū)中行星輪的故障特征復(fù)雜,無法辨別。因此,通過ADAMS建立了風(fēng)機齒輪傳動系統(tǒng)的多剛體動力學(xué)模型,利用模擬信號做定性分析,得出定軸高速主動輪故障對各測點影響明顯且頻域分布特征基本一致,表現(xiàn)為在高速級嚙合頻率、中速級嚙合頻率及2倍頻附近有較強的頻帶。復(fù)合故障時,行星輪斷齒僅對故障源附近影響明顯,即行星輪嚙合頻率及其2、3倍頻幅值明顯,且以嚙合頻率及其倍頻為中心存在明顯邊頻,其故障對傳動系統(tǒng)的其他位置影響微弱。針對實驗信號中速級嚙合頻率2倍頻幅值高于其基本嚙合頻率,通過ADAMS與ANSYS聯(lián)合建立了風(fēng)機傳動系統(tǒng)的剛?cè)狁詈系膭恿W(xué)模型,分析了中速級嚙合頻率幅值增強的原因以及行星輪故障引起的頻域特征。分別研究了行星輪斷齒、定軸高速主動輪裂紋-行星輪斷齒復(fù)合故障的振動信號特征,得出行星輪斷齒對中速級齒輪嚙合產(chǎn)生了影響,造成中速級嚙合頻率的二倍頻幅值增強;行星輪嚙合頻率的幅值明顯增強且其倍頻的幅值明顯高其嚙合頻率;復(fù)合故障時,定軸高速齒輪故障造成了中速級嚙合頻率2倍頻附近的頻帶幅值增強。
【關(guān)鍵詞】:風(fēng)力機組 加速度 ADAMS 故障影響 剛?cè)狁詈?/strong> 角加速度
【學(xué)位授予單位】:天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:TM315;TH132.41
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 緒論9-15
  • 1.1 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)的研究意義與背景9-10
  • 1.2 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)故障研究現(xiàn)狀10-13
  • 1.3 本文的工作內(nèi)容13-15
  • 第二章 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)常見故障特征分析15-25
  • 2.1 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)實驗臺的組成16-17
  • 2.2 故障齒輪的振動特征分析17-23
  • 2.2.1 齒輪振動機理分析17-20
  • 2.2.2 正常齒輪的振動特征20
  • 2.2.3 磨損齒輪振動特征20-21
  • 2.2.4 局部異常齒輪的振動特征21-22
  • 2.2.5 齒輪斷齒的振動特征22
  • 2.2.6 其他故障22-23
  • 2.3 本章小結(jié)23-25
  • 第三章 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)模態(tài)分析25-35
  • 3.1 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)三維模型的建立25-29
  • 3.1.1 齒輪的建模26-27
  • 3.1.2 行星輪系及箱體的建模27-28
  • 3.1.3 齒輪傳動系統(tǒng)的完整裝配體模型28-29
  • 3.2 風(fēng)力機齒輪傳統(tǒng)系統(tǒng)裝配體的干涉檢查29
  • 3.3 有限元模型的建立29-31
  • 3.4 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)模態(tài)計算及分析結(jié)果31-33
  • 3.5 本章小結(jié)33-35
  • 第四章 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)計算35-61
  • 4.1 ADAMS的應(yīng)用現(xiàn)狀35-40
  • 4.2 振動特征頻率的計算40-42
  • 4.3 多剛體動力學(xué)建模42-44
  • 4.3.1 SolidWorks與ADAMS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換42
  • 4.3.2 傳動系統(tǒng)的約束處理42-43
  • 4.3.3 驗證模型的傳動比43-44
  • 4.4 多剛體模型仿真信號的采集與分析44-51
  • 4.4.1 齒輪正常狀態(tài)的信號分析45-46
  • 4.4.2 定軸齒輪單一故障時模擬振動信號46-49
  • 4.4.3 復(fù)合故障時模擬振動信號49-51
  • 4.5 剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模51-60
  • 4.5.1 關(guān)鍵部件柔性體的建立51-53
  • 4.5.2 柔性體各級轉(zhuǎn)動速度53-54
  • 4.5.3 剛-柔耦合模型的動力學(xué)分析54-60
  • 4.6 本章小結(jié)60-61
  • 第五章 風(fēng)力機齒輪傳動系統(tǒng)信號的采集與分析61-69
  • 5.1 實驗臺的振動測試61-63
  • 5.2 振動信號的采集與分析63-66
  • 5.2.1 單一故障時信號分析63-64
  • 5.2.2 復(fù)合故障時信號分析64-66
  • 5.3 本章小結(jié)66-69
  • 第六章 結(jié)論與展望69-71
  • 參考文獻71-75
  • 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-77
  • 致謝77

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