冶金起重机减速器齿轮故障检测与诊断方法研究

发布时间：2017-03-31 07:32

  本文关键词：冶金起重机减速器齿轮故障检测与诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来起重机事故发生频繁,所以对于起重机安全性的研究显得尤为重要。减速器做为冶金起重机的重要部件,其直接影响整个起重机的性能,它的失效会导致整个起重机无法正常工作。减速器的主要失效形式有四种：轴、轴承、齿轮以及齿轮箱失效。其中齿轮箱的失效主要是破裂,容易观察；齿轮的失效是最为常见也是最不容易监测的。由于齿轮处于时刻运动过程中,且没有适合的监测手段,所以只能通过监测轴承再根据齿轮特点找出齿轮振动信号,从而达到检测齿轮的目的。齿轮失效一般可以分为齿面磨损、齿面胶合、轮齿宏观裂纹等,这些故障最终导致的结果就是断齿。其中齿轮宏观裂纹是齿轮失效中最常见的失效模式。因此,根据齿轮系统动力学相关理论研究裂纹扩展对齿轮啮合的影响规律,对探讨减速器齿轮失效前兆的信号特征与识别技术及防止减速器失效的发生有着指导作用,可以为起重机安全健康运行提供更加有力的保障手段。针对冶金起重机减速器,本文做了如下的主要工作：1、在全面调研冶金起重机减速器的设计标准、使用及维护制度、检验检测规范等基础上,根据失效树分析方法,综合考虑人员、环境、管理等因素,建立以减速器失效为顶事件的失效树。通过定性与定量分析,归纳引起冶金起重机减速器失效的主要原因。2,根据动力学理论建立齿轮啮合方程,了解齿轮啮合的特点,并利用ABAQUS有限元软件对一对齿轮啮合进行了显示动力学分析,找到了啮合时局部应力集中点即容易发生破坏点。3、利用SOLIDWORKS软件建立了齿轮系统啮合模型并导入ADAMS动力学分析软件对减速器齿轮系统进行了动力学仿真分析。同时建立了含有轮齿裂纹的故障模型,对有缺陷的齿轮进行模拟计算,通过时域和频域图谱分析,得到了齿轮裂纹深度在变化过程中对齿轮振动信号的影响规律。4、为了验证仿真结果的正确性,对型号为ZQ500的冶金起重机减速器进行了试验,得到了正常齿轮以及断齿齿轮失效的时域图和频域图,得到与与仿真结果趋于一致的结论；搭建了两齿轮啮合试验台,进行齿轮不同程度的裂纹啮合振动试验,并与仿真结果进行了对比。
【关键词】：起重机减速器 失效树 动力学分析 齿轮啮合 裂纹深度
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH218;TH132.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 课题来源17
• 1.2 论文选题背景及意义17-18
• 1.3 课题历史和国内外研究现状18-22
• 1.4 本课题研究的主要内容22-23
• 第二章 冶金起重机减速器齿轮系统失效树分析23-29
• 2.1 冶金起重机的定义及分类23
• 2.2 失效树分析概念23-25
• 2.3 冶金起重机减速器失效树分析25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 齿轮传动系统动力学理论与方程29-39
• 3.1 圆柱齿轮系统基本动力学理论29-32
• 3.1.1 单自由度和两自由度理论29-30
• 3.1.2 多自由度理论30-32
• 3.2 齿轮系统动力学参数32-34
• 3.2.1 齿轮啮合刚度32-33
• 3.2.2 等效刚度和等效质量33-34
• 3.3 斜齿圆柱齿轮动力学方程34-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第四章 齿轮啮合动力学有限元分析39-51
• 4.1 ABAQUS简介39
• 4.2 有限元模型的建立39-44
• 4.2.1 零件模型建立39-40
• 4.2.2 本课题使用的单元类型40-41
• 4.2.3 ABAQUS中的非线性41-42
• 4.2.4 ABAQUS中的显示与隐式42-44
• 4.3 齿轮接触应力分析44-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 减速器虚拟样机的建立与仿真分析51-65
• 5.1 基于SOLIDWORKS的齿轮系统建模51-54
• 5.1.1 SOLIDWORKS简介51
• 5.1.2 齿轮系统建模51-54
• 5.2 虚拟样机的建立与仿真54-56
• 5.2.1 ADAMS仿真介绍54-55
• 5.2.2 齿轮系统仿真参数的定义55-56
• 5.3 减速器齿轮系统仿真分析56-62
• 5.3.1 分析方法56-57
• 5.3.2 齿轮啮合时域、频域分析57-62
• 5.4 本章小结62-65
• 第六章 冶金起重机减速器振动试验测试65-75
• 6.1 监测技术与实验设备65-67
• 6.1.1 检测技术65
• 6.1.2 实验设备65-67
• 6.2 ZQ500型起重机减速器振动测试67-71
• 6.2.1 实验目的67-68
• 6.2.2 试验步骤68-69
• 6.2.3 结果分析69-71
• 6.3 裂纹齿轮啮合实验分析71-74
• 6.4 本章小结74-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 研究成果及发表的学术论文83-85
• 作者和导师简介85-86
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 崔彦平,傅其凤,葛杏卫,刘玉秋;机械设备故障诊断发展历程及展望[J];河北工业科技;2004年04期

2 陈静;史文库;;变速箱倒档齿轮系统动态传动过程仿真分析[J];机械设计;2009年03期

3 高兴旺;杨荣松;郑香美;四川大学;;基于ABAQUS采用二分法分析优化谐波减速器柔轮[J];机械制造;2012年04期

4 王首成;;现代冶金起重机的发展趋势[J];起重运输机械;2006年12期

5 王慎平;刘北英;;ABAQUS中的非线性模拟[J];机械制造与自动化;2006年02期

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1 冯丽;减速器三维参数化建模及其性能分析研究[D];武汉理工大学;2005年

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本文编号：279194