本文關(guān)鍵詞：平行軸系齒輪箱變工況故障診斷方法研究

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【摘要】：伴隨當(dāng)代工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,齒輪箱在石化、航天、能源、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)中擔(dān)當(dāng)著越來(lái)越重要的角色。但由于自身結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境等原因,齒輪箱發(fā)生故障的頻次往往較高,由故障引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失及安全威脅也較為嚴(yán)重,因此,針對(duì)齒輪箱開(kāi)展故障診斷領(lǐng)域的相關(guān)研究意義重大。以常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例,通常其齒輪箱內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜,同時(shí)含有定軸輪系以及行星輪系。行星齒輪系中齒輪與軸承的位置及運(yùn)轉(zhuǎn)方法與定軸齒輪系完全不同,且振動(dòng)傳遞路徑更為復(fù)雜,故障響應(yīng)更為微弱,這都給其故障診斷增大了相當(dāng)大的難度。針對(duì)以上問(wèn)題,本文首先推導(dǎo)了行星輪系齒輪與軸承故障的振動(dòng)信號(hào)模型,計(jì)算了相應(yīng)的故障特征頻率,并分析了齒輪及軸承故障的傅里葉頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜特征；在此基礎(chǔ)上,利用風(fēng)力渦輪機(jī)故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)、Compact RIO數(shù)采硬件及應(yīng)用LABVIEW開(kāi)發(fā)的數(shù)采軟件,以傅里葉頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜分析為主要手段,對(duì)定軸齒輪故障、行星齒輪故障、定軸軸承故障、行星軸承故障及多種復(fù)合型故障在變工況下振動(dòng)信號(hào)的特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。而后以廣東某風(fēng)電機(jī)組及吉林某風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際案例分析,進(jìn)一步論證了以傅里葉頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜分析為代表的振動(dòng)層面的研究方法在工程領(lǐng)域齒輪箱故障診斷相關(guān)工作中的廣泛運(yùn)用。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行期間,風(fēng)速和風(fēng)向始終是變化的,齒輪箱所受的慣性力、彈性力等交變載荷也是不穩(wěn)定的。本文分別研究了變轉(zhuǎn)速、變扭矩載荷、變徑向負(fù)載的時(shí)變工況對(duì)齒輪箱振動(dòng)特征識(shí)別的影響,以求為工程領(lǐng)域中選擇適當(dāng)工況進(jìn)行振動(dòng)特征提取、狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警線合理設(shè)置以及機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)判定工作提供一定依據(jù)。此外,針對(duì)實(shí)際狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域因傳感器定位不當(dāng)導(dǎo)致的測(cè)量不夠準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)信息不夠全面,進(jìn)而造成的整機(jī)狀態(tài)分析失當(dāng)問(wèn)題,本文利用時(shí)域、頻域特征值綜合分析方法,在多個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)中確定了相對(duì)理想的測(cè)點(diǎn)位置,以求為工程領(lǐng)域中齒輪箱振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布局優(yōu)化工作提供一定依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：齒輪箱 復(fù)合故障 變工況 振動(dòng)分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41;TM614
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 研究背景與意義15
• 1.2 齒輪箱振動(dòng)分析診斷方法概述15-17
• 1.2.1 基于信號(hào)處理的分析診斷方法16-17
• 1.2.2 基于知識(shí)的分析診斷方法17
• 1.3 章節(jié)安排與主要內(nèi)容17-19
• 第二章 風(fēng)電齒輪及軸承故障特征提取方法研究19-41
• 2.1 引言19
• 2.2 行星齒輪故障的傅里葉頻譜分析19-25
• 2.2.1 振動(dòng)信號(hào)模型19-23
• 2.2.2 故障特征頻率計(jì)算23-24
• 2.2.3 振動(dòng)信號(hào)的傅里葉頻譜特征24-25
• 2.3 行星齒輪故障包絡(luò)解調(diào)譜分析25-28
• 2.3.1 包絡(luò)解調(diào)原理26
• 2.3.2 振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)譜特征26-28
• 2.4 行星軸承故障的傅里葉頻譜分析28-38
• 2.4.1 振動(dòng)信號(hào)模型28-32
• 2.4.2 故障特征頻率計(jì)算32-33
• 2.4.3 振動(dòng)信號(hào)的傅里葉頻譜特征33-38
• 2.5 行星軸承故障的包絡(luò)解調(diào)譜分析38-40
• 2.5.1 內(nèi)圈局部故障38
• 2.5.2 外圈局部故障38-39
• 2.5.3 滾動(dòng)體局部故障39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 故障特征與診斷方法的實(shí)驗(yàn)研究41-71
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹41
• 3.2 軟硬件平臺(tái)介紹41-45
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集硬件41-43
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集軟件43-44
• 3.2.3 軟件性能測(cè)試44-45
• 3.3 工況控制因素45-46
• 3.4 定軸輪系齒輪局部故障46-48
• 3.5 行星輪系齒輪局部故障48-54
• 3.5.1 傅里葉頻譜分析48-52
• 3.5.2 包絡(luò)解調(diào)譜分析52-54
• 3.6 定軸輪系軸承局部故障54-55
• 3.7 行星輪系軸承局部故障55-59
• 3.8 齒輪箱復(fù)合故障診斷59-69
• 3.8.1 定軸輪系齒輪、行星輪系齒輪復(fù)合故障59-63
• 3.8.2 行星輪系齒輪、行星輪系軸承復(fù)合故障63-64
• 3.8.3 定軸輪系齒輪、行星輪系軸承復(fù)合故障64-66
• 3.8.4 定軸輪系齒輪、行星輪系齒輪、行星輪系軸承復(fù)合故障66-69
• 3.9 本章小結(jié)69-71
• 第四章 齒輪箱振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布局優(yōu)化與變工況對(duì)振動(dòng)特征識(shí)別影響研究71-99
• 4.1 齒輪箱振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布局優(yōu)化71-82
• 4.1.1 測(cè)點(diǎn)位置與傳感器71-72
• 4.1.2 時(shí)域與頻域特征值72-73
• 4.1.3 傳感器在某一固定位置的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析73-75
• 4.1.4 傳感器在不同位置的多測(cè)點(diǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)分析75-82
• 4.2 變工況對(duì)振動(dòng)特征識(shí)別影響研究82-98
• 4.2.1 變工況對(duì)行星輪系故障振動(dòng)特征識(shí)別的影響83-94
• 4.2.2 變工況對(duì)定軸輪系故障振動(dòng)特征識(shí)別的影響94-97
• 4.2.3 總結(jié)與應(yīng)用97-98
• 4.3 本章小結(jié)98-99
• 第五章 故障診斷技術(shù)在風(fēng)電齒輪箱的工程應(yīng)用研究99-121
• 5.1 廣東某風(fēng)電場(chǎng)5#-15風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)分析與故障診斷99-113
• 5.1.1 機(jī)組及測(cè)點(diǎn)基本信息99-101
• 5.1.2 振動(dòng)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化分析101-102
• 5.1.3 機(jī)組振動(dòng)分析102-111
• 5.1.4 診斷結(jié)論與檢維修建議111-112
• 5.1.5 診斷結(jié)果反饋112-113
• 5.2 吉林某風(fēng)電場(chǎng)32#風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)測(cè)試分析與故障診斷113-120
• 5.2.1 機(jī)組結(jié)構(gòu)及測(cè)點(diǎn)位置113-114
• 5.2.2 振動(dòng)測(cè)試分析114-119
• 5.2.3 診斷結(jié)論與檢維修建議119-120
• 5.2.4 診斷結(jié)果反饋120
• 5.3 本章小結(jié)120-121
• 第六章 總結(jié)與展望121-123
• 6.1 總結(jié)121
• 6.2 展望121-123
• 參考文獻(xiàn)123-127
• 附錄127-133
• 致謝133-135
• 研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文135-137
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介137-138
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書(shū)138-139

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：676562