【摘要】：大型低速重載齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于礦山、冶金工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備中,惡劣工況導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)故障概率大,一旦突發(fā)事故,將導(dǎo)致整個(gè)流水線生產(chǎn)癱瘓或引發(fā)重大災(zāi)難性事故,目前對大型礦山機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型大多是根據(jù)設(shè)計(jì)圖建立的確定性模型,其中隱含了過多的假定和簡化,使得結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的模態(tài)識別和分析與實(shí)際存在較大偏差,因此開展大型礦用齒輪箱運(yùn)行模態(tài)識別方法與結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型修正方法研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以礦井提升機(jī)齒輪箱為對象,研究并提出了多激勵(lì)下的運(yùn)行模態(tài)識別方法；將隨機(jī)動(dòng)力學(xué)理論與運(yùn)行模態(tài)識別理論相結(jié)合,提出了基于隨機(jī)結(jié)合剛度的大型重載傳動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型修正方法,并采用修正后的結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型對齒輪箱動(dòng)力可靠性應(yīng)用分析,主要工作內(nèi)容及成果如下： (1)首次提出相對頻響函數(shù)和虛擬頻響函數(shù)的概念。通過理論推導(dǎo)得到相對頻響函數(shù)的3個(gè)性質(zhì),即：在單一力對某一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)時(shí),相對頻響函數(shù)的零點(diǎn)即是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的極點(diǎn)；在單一力對某一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)時(shí),在系統(tǒng)極點(diǎn)處,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上任意指定的兩點(diǎn)間的相對頻響函數(shù)收斂于一定值,與這一輸入點(diǎn)的力的方向和幅值無關(guān)；在多激勵(lì)對某一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)時(shí),在系統(tǒng)極點(diǎn)處,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上任意指定的兩點(diǎn)間的相對頻響函數(shù)收斂于一定值,與任何輸入的力的方向和幅值都無關(guān)。 (2)將已導(dǎo)出的相對頻響函數(shù)3個(gè)性質(zhì)引入到運(yùn)行模態(tài)識別中,提出了多個(gè)未知激勵(lì)下的運(yùn)行模態(tài)識別方法。即當(dāng)多個(gè)未知激勵(lì)作用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí),在系統(tǒng)極點(diǎn)處,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上指定的兩點(diǎn)間的相對頻響函數(shù)值與每個(gè)激振力無關(guān),這兩點(diǎn)間相對頻響函數(shù)值為常量,而在非系統(tǒng)極點(diǎn)處相對頻響函數(shù)則是隨著激振力變化而不斷變化的,其中未知激勵(lì)可以是白噪聲、各種諧波、變頻激勵(lì)以及其它任何方式的激勵(lì)。 (3)通過將信息熵理論引入到小波模極大值去噪中,得出了一種基于小波熵的模極大值消噪方法。該方法利用小波能量熵理論自適應(yīng)確定消噪閡值,根據(jù)噪聲與真實(shí)信號在不同尺度上的小波模極大值呈現(xiàn)出的奇異性,去除隨小波分解尺度增大而不斷減小的小波模極大值,保留隨尺度增大而增大的小波模極大值,并重構(gòu)經(jīng)有效過濾的剩余小波模極大值,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)背景噪聲下噪聲信號與真實(shí)信號的有效分離。(4)通過諧波小波包變換及諧波小波包的共振解調(diào),實(shí)現(xiàn)對大型礦用齒輪箱實(shí)際動(dòng)力特性的識別。變換后分離出振動(dòng)信號的調(diào)制信息,從而分析齒輪箱工作狀態(tài)及損傷類型與程度；利用小波變換系數(shù)的實(shí)部和虛部,得到不同頻段上礦用齒輪箱輸入軸和輸出軸相對相位,把輸入軸和輸出軸相對相位作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型修正的目標(biāo)參數(shù)。 (5)針對大型礦用齒輪箱動(dòng)力有限元模型的建立,提出了機(jī)械結(jié)合面的建模方法。該方法在主體部分采用梁殼單元的基礎(chǔ)上,各齒輪嚙合、各軸承的滾動(dòng)體與內(nèi)外環(huán)聯(lián)接的機(jī)械結(jié)合面處用等效彈簧和等效阻尼來代替。 (6)建立了基于結(jié)合剛度的模態(tài)頻率靈敏度分析力學(xué)模型,將隨機(jī)動(dòng)力學(xué)理論引入到靈敏度分析模型修正方法中,提出了基于隨機(jī)結(jié)合剛度的模態(tài)頻率動(dòng)力模型修正方法。對樣本響應(yīng)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到模態(tài)頻率的隨機(jī)結(jié)合剛度靈敏度,并對比模態(tài)振型,修正相應(yīng)的結(jié)合剛度,從而達(dá)到模型修正的目的。修正后對齒輪箱有限元模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,表明了基于隨機(jī)結(jié)合剛度的模態(tài)頻率動(dòng)力模型修正方法有效性。 (7)將結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型修正方法應(yīng)用于齒輪箱動(dòng)力可靠性分析,提出了基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型修正的齒輪箱動(dòng)力可靠性的研究方法。利用應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論,采用修正后的齒輪箱結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型預(yù)測實(shí)際不可測點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng),對齒輪箱的危險(xiǎn)部位進(jìn)行基于首次超越破壞機(jī)制的動(dòng)力可靠性靈敏度分析和動(dòng)力可靠度的分析,根據(jù)計(jì)算得到對齒輪箱動(dòng)力可靠性影響最大的三個(gè)因素,即：齒輪傳動(dòng)副隨機(jī)剛度、輸入軸承水平方向隨機(jī)剛度和輸出軸上負(fù)載。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2470633