行星齿轮箱关键零部件故障诊断

发布时间：2023-02-22 20:15

　　行星齿轮箱是大型设备的传动枢纽,兼具能量传输与转换功能,广泛应用于直升机、风力发电机等装备之中。由于长期服役于低速、重载等恶劣环境,其关键部件如齿轮、轴承等一旦发生故障,轻则影响设备的健康运行,重则引发恶性事故,造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,如何有效揭示其关键部件的故障特性,及早采取防范措施,保证设备可靠安全的运行,始终是故障诊断领域中的研究热点。近年来,国内外对行星齿轮系统诊断方的法研究取得了一定进展,但对于部件的运行模式、传递效应与振动响应,特别是故障响应之间缺乏有机的联系,从而导致振动响应表征欠佳、频谱诊断方法过于复杂、故障位置演化规律揭示不足以及诊断数据长度选取缺乏指导等问题,难以满足工程应用的需求。针对上述问题,本文以行星齿轮系统中的关键零部件为对象,开展基于振动方式的故障诊断方法研究,主要研究内容和创新点总结如下:(1)行星齿轮系统振动信号现象学模型修正齿轮健康状态下的振动响应分析和建模是了解系统振动特性的关键工作。本文研究了行星齿轮系统振动现象学模型构建的方法,基于模型推演、运动学规律、实验仿真分析,揭示了传统建模方面对于频谱结构分析、模型构建频率选择以及现有模型难...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 引言
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 设备故障诊断概述
        1.3.2 行星齿轮箱故障诊断方法
    1.4 现有研究存在的问题
    1.5 本文主要研究内容及结构安排
第二章 行星齿轮系统振动信号模型修正
    2.1 引言
    2.2 传统现象学建模方法
        2.2.1 单个行星轮建模
        2.2.2 多个行星轮建模
    2.3 传统建模问题揭示
        2.3.1 频谱结构非对称问题
        2.3.2 建模基本频率选择问题
        2.3.3 模型普适性表达问题
    2.4 现象学建模修正
        2.4.1 传统建模局限性原因解析
        2.4.2 现象学模型修正
        2.4.3 修正模型验证以及频谱结构的非对称原因揭示
    2.5 本章小结
第三章 故障频率幅值解析及其诊断应用
    3.1 引言
    3.2 行星齿轮系统故障振动信号现象学模型
    3.3 太阳轮故障特征频率幅值解析
    3.4 SER指标的机理分析
        3.4.1 太阳轮健康监测
        3.4.2 太阳轮轴旋转健康监测
        3.4.3 行星轮与齿圈健康监测
    3.5 实验验证
    3.6 本章小结
第四章 齿轮故障啮合位置演化规律
    4.1 引言
    4.2 动态故障啮合位置对传感器捕获信号的影响
    4.3 太阳轮故障位置演化规律
        4.3.1 行星轮各不相同—“潮汐周期”
        4.3.2 行星轮完全相同—“伪潮汐周期”
    4.4 行星轮故障位置演化规律
        4.4.1 齿圈上初始故障啮合位置的动态周期推演
        4.4.2 初始故障啮合位置在太阳轮上的动态周期推演
    4.5 故障动态啮合周期几何—图像验证
    4.6 本章小结
第五章 故障演化规律的诊断应用
    5.1 引言
    5.2 潮汐周期的应用–现象学模型修正
        5.2.1 太阳轮故障模型
        5.2.2 仿真分析及实验验证
    5.3 故障位置演化规律的应用—最小有效诊断数据长度
        5.3.1 可行性分析
        5.3.2 实验分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文的主要贡献及创新
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3748223