浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动频谱模型研究

发布时间：2017-09-02 04:37

  本文关键词：浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动频谱模型研究

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【摘要】：行星齿轮箱因其特有的优点,被广泛应用在航空机械、工程机械、发电设备、船舶机械等传动系统当中。但是行星齿轮式变速箱一般都工作在载荷大、工作环境恶劣的场合,非常容易发生故障。一旦齿轮箱内某个零件发生故障,就可能会导致整个传动系统无法正常运行,造成经济损失甚至是人员伤亡。因此,对行星齿轮箱进行故障诊断研究,从而在造成重大损失之前及时发现故障,具有十分重大的意义。振动检测方法的监测装置简单,对于多种早期故障可以实现有效的识别,是一种非常有效的方法,也是很多学者研究的重点。频谱分析是齿轮箱振动检测中一个非常重要的研究领域。对齿轮箱振动信号的频谱结构进行深入的研究,得到齿轮箱不同故障下的故障频谱特征,就可以实现对齿轮箱的故障诊断。但是到目前为止,还没有针对齿圈浮动的、符合实际生产应用的传动结构复杂的行星齿轮式变速箱的频谱结构的相关研究。本文在国内外学者的研究基础上,以浮动式齿圈行星齿轮箱为研究对象,对其振动频谱特征进行了研究。针对浮动式齿圈行星齿轮箱传动结构的特点,通过与齿圈固定的行星齿轮变速箱传动结构的对比,研究了振动信号传递路径对齿轮箱振动频谱结构的影响,为进一步得出浮动式齿圈行星齿轮箱故障振动信号的幅值调制函数提供了指导。通过借鉴定轴式齿轮箱振动信号研究成果,建立了浮动式齿圈行星齿轮箱故障振动信号的幅值调制函数和频率调制函数,提出了浮动式齿圈行星齿轮箱振动信号的时域模型,通过傅里叶变换得到振动信号的频域模型；为简化变速箱故障诊断工作,利用包络谱分析方法对变速箱故障振动信号幅值调制进行研究,对幅值调制函数进行傅里叶变换得到了振动信号模型的包络谱。搭建了变速箱故障诊断试验台架,并通过借鉴工程机械领域中广泛应用在推土机上的SD 16变速箱的传动结构,在SD 16后退档处的复合行星齿轮系的基础上进一步改进,并考虑满足其单独运行的约束和润滑等条件,设计加工了符合实际生产运用情况的浮动式齿圈行星齿轮箱。最后,利用变速箱故障诊断试验台架以及试验用浮动式齿圈行星齿轮箱进行了台架试验,对浮动式齿圈行星齿轮箱振动信号的时域模型、频域模型及基于包络谱分析方法的变速箱故障振动信号幅值调制研究进行了验证。经过试验验证的浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动频谱模型及振动信号的幅值调制分析方法为应用广泛的浮动式齿圈行星齿轮箱的故障诊断提供了一种简单可靠的技术方法。
【关键词】：浮动式齿圈 行星齿轮变速箱 振动检测 频谱模型
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-28
• 1.1 研究背景及意义14-21
• 1.1.1 齿轮故障形式15-18
• 1.1.2 变速箱振动机理与故障特征信息18-21
• 1.2 行星齿轮式变速箱故障诊断研究现状21-24
• 1.2.1 信号采集和处理方法21-23
• 1.2.2 动力学建模23-24
• 1.2.3 频谱分析24
• 1.3 课题主要来源及主要研究内容24-28
• 1.3.1 课题来源24-25
• 1.3.2 本文主要研究内容25
• 1.3.3 论文组织结构25-28
• 第2章 浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动频谱特征28-40
• 2.1 振动信号传递路径对幅值调制的影响28-32
• 2.1.1 振动信号传递路径分析28-30
• 2.1.2 浮动式齿圈行星齿轮箱振动信号调幅分析30-32
• 2.2 故障振动信号频谱模型的建立32-34
• 2.2.1 故障振动信号时域模型的建立32-34
• 2.2.2 故障振动信号频域模型的建立34
• 2.3 故障振动信号幅值调制的包络分析34-36
• 2.4 行星轮系啮合频率与齿轮故障特征频率36-38
• 2.4.1 行星齿轮系啮合频率36
• 2.4.2 太阳轮故障特征频率36-37
• 2.4.3 行星轮故障特征频率37
• 2.4.4 齿圈故障特征频率37-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 试验台搭建与浮动式齿圈行星齿轮箱设计40-50
• 3.1 变速箱振动检测试验台搭建40-44
• 3.2 浮动式齿圈行星齿轮箱设计44-48
• 3.3 振动信号采集测试点选择48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 浮动式齿圈行星齿轮箱故障诊断试验50-64
• 4.1 试验说明50-52
• 4.2 正常变速箱试验分析52-54
• 4.2.1 正常变速箱振动信号时域及频域分析52-53
• 4.2.2 正常变速箱振动信号包络谱分析53-54
• 4.3 太阳轮单齿故障变速箱试验分析54-57
• 4.3.1 太阳轮单齿故障变速箱振动信号时域及频域分析54-56
• 4.3.2 太阳轮单齿故障变速箱振动信号包络谱分析56-57
• 4.4 行星轮单齿故障变速箱试验分析57-59
• 4.4.1 行星轮单齿故障变速箱振动信号时域及频域分析57-59
• 4.4.2 行星轮单齿故障变速箱振动信号包络谱分析59
• 4.5 齿圈单齿故障变速箱试验分析59-62
• 4.5.1 齿圈单齿故障变速箱振动信号时域及频域分析59-61
• 4.5.2 齿圈单齿故障变速箱振动信号包络谱分析61-62
• 4.6 本章小结62-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与科研项目70-72
• 致谢72-73
• 学位论文评阅及答辩情况表73

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1 尤青青;博能大功率齿轮箱[J];工程机械;2004年11期

2 ;重齿增产风电齿轮箱[J];机械工程师;2005年06期

3 梁醒培;王豪;张锴锋;;大型齿轮箱结构分析与结构优化[J];机械设计与制造;2008年01期

4 ;杭州前进齿轮箱集团高速齿轮箱领域又获新突破[J];机械研究与应用;2009年05期

5 周长李;曹建国;李胜利;;阀门齿轮箱维护研究[J];管道技术与设备;2012年03期

6 胡惠雅;船用双速齿轮箱的研制[J];舰船科学技术;1979年09期

7 刘伯凯;;三速齿轮箱[J];渔业现代化;1981年03期

8 何成宗;手动齿轮箱用润滑油新配方[J];润滑与密封;1991年03期

9 孙自求;;我国最大功率的齿轮箱试制成功[J];机械科学与技术;1991年01期

10 ;《中国齿轮专业协会一届二次工作年会会议纪要》摘录[J];齿轮;1991年04期

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1 王奉涛;李海峰;张亮;宋鲁涛;;高速齿轮箱性能检测系统的研制[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

2 冯志鹏;褚福磊;;正则维数在齿轮状态监测中的应用研究[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年

3 滕伟;武鑫;高青风;柳亦兵;;风电齿轮箱振动信号的倒频谱分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

4 刘静;周凤星;;一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置的研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

5 赵立超;陈长征;;基于神经网络的风电机齿轮箱振动信号的分析与应用[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

6 林京;;脉冲性与周期性的利用——齿轮箱故障检测方法的内在联系[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

7 赵海燕;陈棋;;风电机组齿轮箱的故障及其解决方案[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2011年度论文集（上）[C];2011年

8 何俊;杨世锡;甘春标;;受外部载荷激励的风机齿轮箱动力学建模及故障特征提取[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

9 熊黎;;风力发电齿轮箱换油方式的革命——一种全新的机械式换油方式[A];中国农机工业协会风能设备分会《风能产业》（2013年第11期）[C];2013年

10 Duka Kitaljevich;Richard Dupuis;Ming Lu;;风电齿轮箱状态监测[A];《风电技术》2013年02月第1期（总第37期）[C];2013年

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1 方益波 张道生;好悬 杭齿轮箱谈合资险入“虎口”[N];经理日报;2006年

2 刘砦;杭齿将通过技改扩大齿轮箱产能[N];中国船舶报;2007年

3 王佑;首家“齿轮”股下月将赴港上市[N];第一财经日报;2007年

4 秦宵喊;南京高齿冲刺全球风电齿轮箱前三强[N];南京日报;2007年

5 益直;GE与第一能源集团开展风能合作[N];中国工业报;2009年

6 卢琼玉;杭齿制成世界先进水平船用齿轮箱[N];中国工业报;2009年

7 陈生华;南京高精研发出大功率非标齿轮箱[N];中国船舶报;2010年

8 细化;“常州长浪”推出异向平双低速高扭齿轮箱[N];中国包装报;2010年

9 徐同生;张庄咬定亿元目标谋求经济突破[N];江苏经济报;2009年

10 本报通讯员 周岚;他装的齿轮箱会“唱歌”[N];中国民航报;2011年

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1 郭远晶;面向风电齿轮箱的角域振动信号处理与故障诊断方法研究[D];浙江大学;2015年

2 韩龙;风力齿轮箱轴承故障的AE信号特征提取与诊断方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 庄磊;电子齿轮箱关键控制技术及其应用研究[D];南京航空航天大学;2001年

4 王新晴;齿轮箱不解体诊断技术研究[D];天津大学;1998年

5 徐向阳;柔性销轴式风电齿轮箱动力学研究[D];重庆大学;2012年

6 田晓青;柔性电子齿轮箱设计及精度控制方法研究[D];合肥工业大学;2014年

7 魏秀业;基于粒子群优化的齿轮箱智能故障诊断研究[D];中北大学;2009年

8 刘强;大型矿用齿轮箱运行模态识别与结构动力模型修正研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

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1 张震;基于虚实混合的齿轮箱体动力学建模与分析[D];长安大学;2015年

2 袁文东;标准动车组齿轮箱箱体强度分析与寿命预测[D];北京交通大学;2016年

3 王威;兆瓦级风电齿轮箱齿轮热—结构耦合及疲劳寿命研究[D];浙江理工大学;2016年

4 徐志平;行星齿轮箱全息故障诊断[D];中国石油大学(华东);2014年

5 邹丽;双馈式风力发电机齿轮箱的动态特性分析[D];太原理工大学;2016年

6 张雨;高速动车齿轮箱内部流场与密封系统的数值研究[D];西南交通大学;2016年

7 李莹;计及工况的风电齿轮箱性能退化及状态评估[D];上海电机学院;2016年

8 陈川;风电齿轮箱传动系统振动及可靠性分析[D];兰州理工大学;2016年

9 黄鹏;大型风电齿轮箱系统模态分析[D];华中科技大学;2014年

10 潘俊;高速列车驱动齿轮箱油浴润滑内流场数值分析[D];西南交通大学;2016年

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