【摘要】：由于齒輪箱在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用,為了更好的監(jiān)視和維護(hù)齒輪箱,本文在對(duì)齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法深入分析研究的基礎(chǔ)上,以 JZQ250 型齒輪箱為監(jiān)測(cè)與診斷對(duì)象,研究并開(kāi)發(fā)了基于信號(hào)處理的多專(zhuān)家協(xié)作式齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。 在專(zhuān)家系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上,以振動(dòng)加速度傳感器、電荷放大器和 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡組建了一套完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在軟件分析上,首先根據(jù)齒輪箱發(fā)生故障的特征確定了知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的內(nèi)容:以信號(hào)的“二次分析”為背景,確定了監(jiān)測(cè)特征值,以信號(hào)能量比重譜的方法確定了故障特征值。然后根據(jù)人工智能原理設(shè)計(jì)了專(zhuān)家系統(tǒng)的推理機(jī),它的核心為 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論和 D-S 證據(jù)理論信息融合。然后通過(guò)對(duì)三種方法的仿真確定了它們?cè)邶X輪箱故障診斷方面的有效性和正確性。在軟件設(shè)計(jì)上,利用了UML 建模語(yǔ)言和面向?qū)ο蠹夹g(shù),構(gòu)造了專(zhuān)家系統(tǒng)的軟件藍(lán)圖,然后結(jié)合 CASE 工具Rational Rose 和編程工具 Visual Basic6.0、MATlAB7.0 共同完成了軟件開(kāi)發(fā)。最后通過(guò)試驗(yàn)證明了基于信號(hào)處理的多專(zhuān)家協(xié)作式齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)能有效和正確地對(duì) JZQ250 型齒輪箱進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.46
【圖文】：

灰色理論融合待檢樣本輪箱結(jié)構(gòu)知識(shí)確定是專(zhuān)門(mén)為 JZQ250 型齒輪箱設(shè)計(jì)的，它并不具有通用性結(jié)構(gòu)知識(shí)就能看得出來(lái)，它對(duì)齒輪箱具有專(zhuān)一性。JZQ 2.4 所示。顯而易見(jiàn)，JZQ250 型齒輪箱的傳動(dòng)部分由兩出軸以及六個(gè)滾動(dòng)軸承構(gòu)成。在實(shí)驗(yàn)中輸入軸由聯(lián)軸電機(jī)連接，轉(zhuǎn)速通過(guò)一個(gè)變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出軸通過(guò)MDES 設(shè)計(jì)主要用于監(jiān)測(cè)與診斷兩對(duì)斜齒輪和六個(gè)滾動(dòng)下：Z1=30，Z2=69，Z3=18，Z4=81，故齒輪的傳動(dòng)比為總傳動(dòng)比 c=10.35。圖 2.3 推理機(jī)結(jié)構(gòu)圖

在軸承故障精密診斷時(shí)使用特征頻率也存在一樣的問(wèn)題，可見(jiàn)實(shí)際中不能使用故障特征頻率進(jìn)行故障識(shí)別。在實(shí)際中時(shí)域同步平均是診斷齒輪有效的方法之一，而且已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用[30]。和其他的方法相比，時(shí)域同步平均法的優(yōu)勢(shì)在于可以消除與給定頻率(如某軸的回轉(zhuǎn)頻率)無(wú)關(guān)的信號(hào)分量,包括噪聲和無(wú)關(guān)的周期信號(hào),提取與給定頻率有關(guān)的周期信號(hào),并且能在強(qiáng)噪聲環(huán)境下,提高信噪比。和通常的信號(hào)采集不同,時(shí)域同步平均法不僅要拾取被分析信號(hào),同時(shí)還要拾取回轉(zhuǎn)軸的時(shí)標(biāo)脈沖,來(lái)鎖定各信號(hào)段的起始點(diǎn)。由于信號(hào)平均是數(shù)字式的,因此還要求每一數(shù)據(jù)段具有相同的點(diǎn)數(shù),并應(yīng)為基 2數(shù),以便譜分析。因?yàn)?A/D 變換器的采樣頻率一經(jīng)設(shè)定是不變的,且時(shí)標(biāo)脈沖頻率及周期由于機(jī)械轉(zhuǎn)速變化(即使微小變化)也隨時(shí)在變化,常規(guī)采樣不可能保證各數(shù)據(jù)段點(diǎn)數(shù)相等。所以采用頻率跟蹤技術(shù),使實(shí)際的采樣頻率實(shí)時(shí)跟蹤回轉(zhuǎn)頻率，并等于它的整數(shù)倍(如1024)[31]。盡管時(shí)域同步平均法已經(jīng)得到了實(shí)踐的證明，但其對(duì)系統(tǒng)硬件有特殊的要求，在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中達(dá)不到，故沒(méi)有采用這種方法。（a）崩齒 （b）齒輪均勻磨損圖 2.7 JZQ250 型齒輪箱崩齒和齒輪均勻磨損的頻譜

這樣便可以將歸一化后的值作為齒輪箱故障診斷特征值。這種方法特點(diǎn)是：(1)與理論接觸緊密，易于理解；(2)將齒輪故障特征值和軸承故障特征進(jìn)行了統(tǒng)一；(3)各頻帶能量值易于計(jì)算,適合于在線(xiàn)診斷系統(tǒng)。圖 2.9 是圖 2.8 頻譜的能量比重譜。很明顯，它清楚地區(qū)分了齒輪箱的各種故障。（c）內(nèi)圈剝落（d）外圈剝落圖 2.8 正常與發(fā)生崩齒以及軸承內(nèi)外圈剝落故障時(shí)振動(dòng)信號(hào)的頻譜（a）正常 （b）崩齒

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9 劉R

本文編號(hào)：2770143