风力机组齿轮箱传动系统故障特征传播机理研究

发布时间：2017-07-06 01:00

  本文关键词：风力机组齿轮箱传动系统故障特征传播机理研究

  更多相关文章： 行星齿轮传动系统 动力学建模 故障特征传递 信号传播路径 系统辨识 最小二乘类方法

【摘要】：为了确定难以通过实验测量得到的齿轮箱内部振动响应特征,基于行星齿轮传动机理考虑了行星齿轮间啮合相位关系,忽略箱体等因素,建立了含行星齿轮系的多级齿轮传动系统动力学模型。在此模型基础上,分别植入了行星齿轮缺齿故障、定轴齿轮齿根裂纹故障以及行星齿轮缺齿-定轴齿轮齿根裂纹耦合故障,采用数值积分法获得了相应的齿轮振动响应。结合实验所测的箱体表面信号,对振动响应进行对比分析,分析了多级传动系统中2种单一故障、1种耦合故障的故障特征。通过实验发现齿轮同一故障的故障特征在箱体表面的不同测点反映情况不同、故障特征与信号传递路径有关的问题。针对这一问题,在考虑箱体和分析行星齿轮特有的动态路径的基础上,根据系统辨识理论,以上述动力学模型仿真所得响应作为输入,以实验所测箱体表面振动作为输出,通过有限脉冲响应序列建立了信号传播模型。运用最小二乘类方法(RLS-MN法),对信号传播模型参数进行估计,同时得到了正常状态下以及不同故障状态下多条信号传播路径传递函数。通过对传递函数进行分析,找到了故障特征传播机理,发现了故障本身改变信号传播路径的现象。
【关键词】：行星齿轮传动系统 动力学建模 故障特征传递 信号传播路径 系统辨识 最小二乘类方法
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315;TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景与难点8-9
• 1.2 课题研究对象9
• 1.3 研究现状与存在的问题9-12
• 1.3.1 国内外研究现状9-12
• 1.3.2 研究中存在的问题12
• 1.4 主要研究内容12-14
• 第二章 齿轮参数和故障特征频率14-22
• 2.1 工况参数、齿轮等部件相关参数的测取与估算14-15
• 2.2 振动激励机理与故障类型15-17
• 2.2.1 振动激励机理15-16
• 2.2.2 故障特征类型16-17
• 2.3 齿轮啮合频率、故障特征频率计算17-20
• 2.3.1 啮合频率17-18
• 2.3.2 齿轮局部故障特征频率18-19
• 2.3.3 齿轮分布式故障特征频率19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 齿轮传动系统动力学模型22-38
• 3.1 动力学模型建立与方程导出22-24
• 3.2 动力学模型参数确定24-33
• 3.2.1 外部激励24-25
• 3.2.2 齿轮副平均啮合刚度25-26
• 3.2.3 齿轮副时变啮合刚度26-30
• 3.2.4 齿轮局部故障植入30-31
• 3.2.5 齿轮副啮合阻尼31-32
• 3.2.6 轴扭转刚度与扭转阻尼32-33
• 3.3 动力学方程求解33-36
• 3.3.1 齿轮系统动力学方程常见解法33-34
• 3.3.2 数值积分法34-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 系统动态特征分析38-52
• 4.1 动态响应分析38-50
• 4.1.1 正常状态下齿轮振动特征38-42
• 4.1.2 行星齿轮缺齿故障振动特征42-46
• 4.1.3 定轴齿轮裂纹故障振动特征46-48
• 4.1.4 缺齿-裂纹耦合故障振动特征48-50
• 4.2 系统固有频率测试与分析50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 信号传播模型与故障特征传播机理52-70
• 5.1 模型建立目的与方法52-53
• 5.1.1 模型建立目的52
• 5.1.2 模型建立方法——系统辨识法简介52-53
• 5.2 信号传播模型的建立、结构识别与参数估计53-58
• 5.2.1 有限脉冲响应模型(FIR模型)54
• 5.2.2 求解脉冲响应函数序列54-56
• 5.2.3 最小二乘最小范数算法56-57
• 5.2.4 结构识别——根据汉克尔矩阵估计模型阶次57-58
• 5.2.5 离散脉冲响应序列向连续传递函数转化58
• 5.3 信号传播模型输出、输入信号前处理58-63
• 5.3.1 输出信号(实验信号)前处理59-60
• 5.3.2 信号动态传播路径分析与输入信号(模拟信号)前处理.60-63
• 5.4 不同状态下信号传播路径传递函数估计与分析63-69
• 5.4.1 正常状态下信号传播路径传递函数估计与分析63-64
• 5.4.2 行星齿轮缺齿下信号传播路径传递函数估计与分析64-66
• 5.4.3 定轴齿轮齿根裂纹下信号传播路径传递函数估计与分析66-67
• 5.4.4 耦合故障下信号传播路径传递函数估计与分析67-68
• 5.4.5 残差分析68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 发表论文和参加科研情况76-78
• 致谢78

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