基于故障树建模的起重机齿轮箱故障诊断研究

发布时间：2020-07-17 09:16

【摘要】：随着科学技术的不断发展以及经济全球化的趋势,港口成为了促进城市经济、区域经济、国民经济发展的纽带。港口大型机械装备关键零部件的良好性能是决定港口正常运行的重要因素,齿轮箱在起重机中起到动力传递的作用,是港口装备中的关键零部件之一,齿轮箱的运行状况直接决定着港口机械设备的好坏。针对齿轮箱系统中,故障因素复杂多样,且复合故障发生概率大于单一故障等问题,本文做了如下工作:(1)研究齿轮箱常见故障及其失效模式,建立齿轮箱故障树,完成基于齿轮箱建模的可靠性分析。(2)研究故障特征的选择和提取方法,得到最终的用于故障诊断的敏感特征值。(3)借助VB.NET设计了一种基于故障树建模分析的多位置多尺寸混合故障的智能诊断专家系统。(4)该智能诊断系统分为规则推理和案例匹配两大部分。通过故障树建模分析对齿轮箱当前状态进行可靠性分析并获取相关故障信息,而且故障树的每个节点对应规则库中若干条诊断规则,结合K-Means、FCM、SOM等故障聚类方法,得到轴承内圈、外圈和滚动体故障的敏感特征及其相应的诊断规则,并制定基于LMD分解的诊断规则,实现对轴承的9种混合故障进行故障位置、尺寸和程度的详细诊断。建立故障案例的案例库,以故障特征和特征值为征兆信息将问题案例存储到案例库中。在进行案例匹配时先对案例库进行分类检索,缩小匹配范围,以提高检索效率。在进行规则诊断时运用特征值判定算法获得其诊断向量,并通过各规则属性的权重以及规则自身的置信度,解决规则诊断时可能出现的推理冲突问题,实现准确快速地故障识别。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U653.921
【图文】：

如图1-2 所示。图 1-2 故障诊断方法Fig. 1-2 Fault diagnosis method由于加速度振动传感器安装方便、成本低等优点，振动信号分析法被作为故障诊断的常用方法[4]。然而，由轴承故障及其相关振动信号所引起的脉冲响应通常

图 2-1 齿轮振动噪声产生机理Fig. 2 generating mechanism of vibration and noise of gear常减速器的振动信号都伴随着复杂的调制现象，而调制信息中隐含信息。对于齿轮箱而言，齿轮的振动信号调制分为两部分，一部分另一部分是频率调制。齿轮典型故障轮作为机器装备中最常见的动力传动部件，其各种失效模式也是旋见的失效类型。据相关统计显示，齿轮的各类失效问题约占旋转类齿轮副装置在工作过程中，由于自身的生产误差、运行和保障不良使齿轮发生故障。总而言之，齿轮故障大致可分为两类:一类是由生因造成的。当装配不当时也会对设备的工作性能带来危害。例如当大时，齿轮在运转过程中会出现快慢急促的现象，而且在轮齿咬合带来很大的振动撞击和噪声。另一类则是由于齿轮长期在高负载环

图 2-2 齿轮的齿面疲劳磨损Fig. 2-2 Tooth surface fatigue wear of the gear纹与齿面点蚀是包括相对滚动和相对滑动的啮合过程。在啮合压力会使得轮廓层深处有剪应力产生。除此之外轮廓间出现拉应力。在两种力的作用下，会使得应力。一旦剪应力大于材料的剪切疲劳极限，轮裂纹的不停扩散，最终会使得齿面上小块的金属其为片蚀。齿面点蚀是封闭齿轮减速器最为多发节线的齿根表面上。当点蚀再一步扩大连接成片脱落，即接触疲劳脱落。疲劳脱落通常出现在轮图 2-3 为齿轮的齿面点蚀现象。

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本文编号：2759254