行星齒輪因其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大,被應(yīng)用于采煤機的截割部和牽引部。采煤機服役于低速、交變、重載工況,加之潤滑不足等問題,常常導(dǎo)致截割部行星輪系發(fā)生故障,直接影響采煤效率。采煤機行星輪系斷齒等嚴(yán)重故障均由早期的齒根裂紋發(fā)展而來,故對行星輪系中輪齒裂紋故障進(jìn)行準(zhǔn)確識別是保障其可靠運行的關(guān)鍵。但是,由于采煤機行星輪系常處于低轉(zhuǎn)速非平穩(wěn)運行工況,其振動信號具有頻率低、能量弱和背景噪聲強等特點,導(dǎo)致行星輪系輪齒裂紋故障診斷面臨極大挑戰(zhàn)。本文針對采煤機截割部行星輪系故障特征提取難題,深入研究不同尺度輪齒裂紋對行星輪系動態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律,建立一種沿裂紋深度和寬度同時擴(kuò)展的輪齒裂紋模型。針對行星輪系純剛體模型在仿真過程中難以準(zhǔn)確反應(yīng)行星輪系的故障特征問題,兼顧模型計算效率,將行星輪系中含有裂紋故障的太陽輪進(jìn)行柔性化處理,構(gòu)建行星輪系的剛?cè)狁詈夏Ｐ?以此求解行星輪系的動態(tài)響應(yīng),為輪齒裂紋快速診斷提供了高效的理論分析方法。針對采煤機行星輪系裂紋早期故障微弱和振動信號非平穩(wěn)問題,利用變分模態(tài)分解（Variational Mode Decomposition,VMD）的非遞歸特性以及分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（Fract... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 行星輪系故障診斷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 故障機理研究
        1.2.2 微弱振動信號的特征提取研究
        1.2.3 故障診斷系統(tǒng)開發(fā)
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 行星輪系輪齒裂紋故障機理研究
    2.1 采煤機行星輪系故障機理分析
    2.2 行星輪系三維動力學(xué)分析模型構(gòu)建
        2.2.1 三維實體模型構(gòu)建
        2.2.2 太陽輪輪齒裂紋模型構(gòu)建
        2.2.3 行星輪系剛?cè)狁詈夏Ｐ蜆?gòu)建
    2.3 輪齒裂紋激勵的行星輪系三維動力學(xué)分析
        2.3.1 動力學(xué)模型及分析方法可行性檢驗
        2.3.2 太陽輪輪齒裂紋故障特征分析
    2.4 本章小結(jié)
3 行星輪系輪齒裂紋故障振動特征提取方法
    3.1 變分模態(tài)分解方法
        3.1.1 變分模態(tài)分解基本理論
        3.1.2 變分模態(tài)分解的解析信號驗證
    3.2 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換方法
        3.2.1 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換原理
        3.2.2 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換主要性質(zhì)
    3.3 FRFT-VMD特征提取方法
    3.4 動力學(xué)仿真信號分析
        3.4.1 基于VMD的仿真結(jié)果分析
        3.4.2 基于FRFT-VMD的仿真結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
4 基于振動信號的故障診斷系統(tǒng)開發(fā)
    4.1 故障診斷系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.1.1 系統(tǒng)需求分析
        4.1.2 系統(tǒng)總體功能設(shè)計
    4.2 故障診斷系統(tǒng)模塊開發(fā)
        4.2.1 信號處理模塊
        4.2.2 故障診斷模塊
        4.2.3 輔助模塊設(shè)計
    4.3 故障診斷系統(tǒng)功能驗證
        4.3.1 信號分析及處理功能驗證
        4.3.2 故障診斷功能驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 行星輪系輪齒裂紋故障診斷試驗研究
    5.1 試驗系統(tǒng)開發(fā)
        5.1.1 故障模擬平臺搭建
        5.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)搭建
        5.1.3 故障設(shè)置方案
    5.2 試驗結(jié)果分析
        5.2.1 振動信號分析
        5.2.2 故障診斷系統(tǒng)試驗
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]礦井主通風(fēng)機振動在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J]. 楊一晴,馬宏偉,樊紅衛(wèi),張超,張勇強,韓磊.  煤礦機械. 2019(12)
[2]煤礦旋轉(zhuǎn)機械在線故障診斷及預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計[J]. 楊一晴,馬宏偉,樊紅衛(wèi),張旭輝,張超,韓磊.  工礦自動化. 2019(10)
[3]一種轉(zhuǎn)子振動故障診斷及預(yù)警的虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)與驗證[J]. 樊紅衛(wèi),楊一晴,馬宏偉,張超.  機械設(shè)計與制造. 2019(06)
[4]變分模態(tài)分解在齒輪故障特征提取中的應(yīng)用[J]. 王宏民,劉洪超,薛萍.  東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(08)
[5]沖擊載荷作用下減速器行星齒輪傳動系統(tǒng)振動特性研究[J]. 李亦軒,王巍,張明.  機床與液壓. 2018(23)
[6]基于有限元的行星減速器參數(shù)化動力學(xué)建模[J]. 遲壯,王偉.  中國民航大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[7]基于噪聲信號小波包分析的動力設(shè)備故障智能診斷[J]. 張松濤,吉哲,呂飛.  機電技術(shù). 2018(03)
[8]直齒行星齒輪動力學(xué)建模與分析研究[J]. 潘博,孫京,于登云,胡華君.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2018(02)
[9]基于變分模態(tài)分解的機械故障診斷方法研究[J]. 李志農(nóng),朱明.  兵工學(xué)報. 2017(03)
[10]《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》印發(fā)[J]. 梅文.  煤炭加工與綜合利用. 2017(01)

博士論文
[1]含裂紋故障的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)特性研究及其故障特征分析[D]. 王旭.昆明理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]典型工況下電牽引采煤機截割部動力學(xué)分析[D]. 李磊.太原理工大學(xué) 2018
[2]兩級行星齒輪裂紋故障動力學(xué)建模與動態(tài)特性研究[D]. 陳誠.電子科技大學(xué) 2017
[3]行星齒輪點蝕故障剛度計算方法研究及動力學(xué)建模[D]. 程鵬.電子科技大學(xué) 2016
[4]齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究[D]. 劉楠春.華北水利水電大學(xué) 2016
[5]基于變分模態(tài)分解的故障診斷方法研究[D]. 王振威.燕山大學(xué) 2015
[6]煤礦設(shè)備診斷預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 馬培賡.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[7]風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張彥創(chuàng).吉林大學(xué) 2013
[8]基于虛擬儀器的齒輪箱故障診斷的試驗平臺開發(fā)[D]. 葛爽.華南理工大學(xué) 2013
[9]采煤機故障診斷與故障預(yù)測研究[D]. 彭學(xué)前.南京理工大學(xué) 2013
[10]電牽引采煤機截割部搖臂動力學(xué)特性分析及優(yōu)化[D]. 劉群.太原理工大學(xué) 2012



本文編號：3457735