【摘要】：齒輪箱是用于改變各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行轉(zhuǎn)速及傳遞動(dòng)力的常用傳動(dòng)部件,是機(jī)械設(shè)備中關(guān)鍵的零部件,也是容易產(chǎn)生故障的一個(gè)部件,對齒輪箱進(jìn)行故障診斷診斷具有重要的實(shí)際意義。虛擬儀器技術(shù)基于軟件取代硬件的思想,使用計(jì)算機(jī)軟件算法來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器儀表的功能,它是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測試技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。本文將齒輪箱診斷技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合,采用齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)分析處理的方法,開發(fā)出簡單實(shí)用的齒輪箱故障診斷儀。 本文首先論述了當(dāng)前齒輪箱故障診斷的技術(shù)背景及國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀,明確本課題的研究目的和意義。然后從齒輪箱組成結(jié)構(gòu)出發(fā),從齒輪、滾動(dòng)軸承及軸的振動(dòng)機(jī)理上研究分析了各部件的主要故障模式以及各模式下振動(dòng)信號(hào)的特征。本文第三章從時(shí)域、頻域及時(shí)頻域上對齒輪箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析處理,在時(shí)域上介紹了時(shí)域特征參數(shù)及時(shí)域波形等對故障進(jìn)行簡易的故障診斷,在頻域上介紹了幅值譜、細(xì)化譜及解調(diào)譜分析,在時(shí)頻域上介紹了Gabor變換、小波分析及小波包分析等方法,根據(jù)故障信號(hào)的特征,選取有效的診斷方法,介紹了小波包分解頻帶能量監(jiān)測在齒輪箱故障診斷中的應(yīng)用,介紹了相位差頻譜校正方法,用于故障診斷系統(tǒng)中來提高故障診斷的準(zhǔn)確性。文章第四章以虛擬儀器為基礎(chǔ),介紹了故障診斷儀的設(shè)計(jì)開發(fā)過程,詳細(xì)介紹了儀器的硬件系統(tǒng),包括傳感器的選擇及測點(diǎn)位置的布置、信號(hào)調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡的選型,而后分系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊及輔助功能模塊等介紹軟件主體部分的設(shè)計(jì)及開發(fā),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證開發(fā)設(shè)計(jì)的結(jié)果。 最后,根據(jù)齒輪箱特點(diǎn),開發(fā)出操作簡單且實(shí)用的齒輪箱故障診斷儀,并通過實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證,測試齒輪箱故障診斷儀的各部分功能,結(jié)果證明了該診斷儀能夠診斷出齒輪箱的典型故障,表明了該齒輪箱診斷儀的可行性和有效性。
【圖文】：

齒輪箱中齒輪和軸經(jīng)常工作在高載荷、高轉(zhuǎn)速的情況下，容易發(fā)生故障，軸承也是故障率較高的一個(gè)零部件，圖2.1是通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出齒輪箱各零部件的失效概率。由圖上可以觀察出，齒輪發(fā)生失效概率是60%，軸承在19%左右，軸約為10%[17]。齒輪、軸承及軸的失效概率占總概率的90%左右，因此，對齒輪箱的故障診斷主要是對這三個(gè)零部件進(jìn)行診斷。圖 2.1 齒輪箱各零件失效概率Fig 2.1Gearbox Failure Probability of each Parts由上圖可以看出，在齒輪箱中最容易發(fā)生故障的部位是齒輪、軸承和軸，對這幾個(gè)零部件振動(dòng)機(jī)理和信號(hào)特征的研究有利于齒輪箱故障分析，以下分別進(jìn)行闡述。2.2 齒輪的振動(dòng)機(jī)理及故障特征分析不同的故障會(huì)引起不同的振動(dòng)，因此齒輪的振動(dòng)類型也是多樣化，對于正常齒輪而言

理想齒輪在傳動(dòng)過程中節(jié)線沖擊和嚙合沖擊組成的動(dòng)載荷會(huì)引起嚙合振動(dòng)，這個(gè)嚙合振動(dòng)是齒輪傳動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)特性，與齒輪是否具有缺陷無關(guān)。嚙合齒輪的動(dòng)力學(xué)模型如圖2.2所示。圖2.2 齒輪嚙合物理模型Fig 2.2 Gear Meshing Physical Model根據(jù)圖2.2所示的振動(dòng)模型，可寫出其動(dòng)力學(xué)方程[19]為[ ]2 1MX&& + CX& + k (t ) x E (t ) = (T iT ) /R（2.1）式中：x為沿嚙合線上齒輪的相對位移；C 為齒輪嚙合阻尼；k (t )為嚙合剛度；M 為齒輪副的等效質(zhì)量（1 2 1 2M = m m /m + m）；E (t )為齒輪變形、誤差和故障而造成的兩齒輪在作用線方向上的相對位移；1 2T ,T 為作用在齒輪上的扭矩；R 為齒輪副的傳動(dòng)比。在潤滑良好且齒面粗糙度較低的情況下，有2 1T iT≈ 0，考慮將 E (t )分解為兩部分，即1 2E (t ) = E + E (t )（2.2）式中：1E 為齒輪受載后的平均靜彈性變形；2E (t )為齒輪的誤差和故障所造成的兩個(gè)齒輪間的相對位移，故有時(shí)也稱為
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH165.3

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 石磊;8000kW海洋救助船主動(dòng)力裝置綜合監(jiān)測方法研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 胡磊;齒輪箱振動(dòng)響應(yīng)分析與診斷技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2532611