基于调谐共振的齿轮微小裂纹检测方法究
发布时间：2021-07-04 19:38
齿轮作为机械系统中传递动力和运动的重要装置,在承受周期性交变应力时齿根部位易发生疲劳损伤而出现微小裂纹,并随着裂纹逐渐扩展极易导致断齿的故障发生,从而造成巨大的经济损失。因此对齿轮微小裂纹进行检测和识别,对于保障设备安全运行具有十分重要的意义。本文针对圆柱直齿轮微小裂纹信号的检测方法和特征提取算法进行研究,主要研究内容包括:（1）对齿轮缺陷振动和调谐共振原理进行研究,建立了齿轮振动系统模型,分析了引起齿轮振动的主要因素,基于共振对齿轮微小缺陷引起的微弱振动信号的放大作用,提出了一种基于调谐共振的齿轮微小裂纹检测方法。（2）对齿轮缺陷检测系统进行研究,应用有限元模态分析和实验模态分析相结合的方法对齿轮缺陷检测系统进行模态分析,根据系统前六阶模态频率分布情况,调整检测齿轮转速使齿轮啮合频率及其谐波频率与齿轮快速检测系统的某一阶模态频率相近,从而使检测系统达到调谐共振状态对齿轮微小裂纹信号进行采集。（3）对齿轮微小裂纹振动信号的规律及表现形式进行分析,研究了经验模态分解（EMD）在信号去噪中的应用,提出了一种基于相关性的EMD与形态奇异值分解结合的齿轮缺陷特征提取算法,并进行仿真分析验证,解...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮啮合简化模型
北京工业大学工学硕士学位论文-14-电机底座胀套X轴导轨Y轴导轨手轮箱丝杠长光栅联轴器扭矩传感器齿轮扭矩传感器加载器箱体图3-1齿轮缺陷快速检测系统结构Fig.3-1Geardefectrapiddetectionsystemstructure图3-2底座机械结构Fig.3-2Basemechanicalstructure主动单元机械结构如图3-3所示，主动单元采用整体式设计，将电机、扭矩传感器和主轴集成在主动单元箱体上，通过丝杠的共同调节。主轴作为一个整体固定在箱体的前端，扭矩传感器在主轴末端，为了让扭矩传感器更加准确的反映主轴前端齿轮所承受的扭矩，主轴同扭矩传感器之间采用键连接的刚性连接方式。扭矩传感器两端均设计有法兰盘，一端与主轴相连，另一端与电机相连，电机安装在主动单元箱体末尾，电机轴和扭矩传感器的法兰盘之间使用胀套式双膜片弹性联轴器连接，安装方便且传动精度高，同时允许电机轴和主轴在一定程度上的不同心，降低装配难度，隔离电机的振动。
第3章基于调谐共振的齿轮缺陷检测系统模态分析-15-在主动单元箱体下端设计有一个铸造的垫层，用于调整轴心保持在同一高度。在垫层箱体的前端安装了导轨夹持器，调节完成后将主动单元固定，避免测试时箱体移动影响测试结果。图3-3主动单元机械结构Fig.3-3Activeunitmechanicalstructure被动单元机械结构如图3-4所示。被动单元将主轴、扭矩传感器和磁粉制动器集成在被动单元箱体上，使其作为一个整体在丝杠的作用下共同调节。主轴同扭矩传感器的连接、扭矩传感器同磁粉制动器输出轴的连接方式和主动单元一样。图3-4被动单元机械结构Fig.3-4Passiveunitmechanicalstructure在检测设备上还设计有调整机构，通过X方向的丝杠带动主动单元调节齿宽方向，通过Y方向的丝杠带动被动单元调节中心距方向。由于在齿轮啮合时对中心距的精密程度要求比较高，在Y方向上设计有长光栅实时反馈中心距数值。主动轴和被动轴的前端都安装有圆光栅，通过圆光栅采集两个轴旋转角度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换与傅里叶变换对比分析及其在信号去噪中的应用[J]. 申莎莎. 山西师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]齿轮综合滚动检测控制方法及软件[J]. 郭晓东,张洪利,张卫青,王戈,黄刚. 机械传动. 2016(07)
[3]基于EMD熵特征融合的滚动轴承故障诊断方法[J]. 向丹,岑健. 航空动力学报. 2015(05)
[4]基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法[J]. 罗毅,甄立敬. 振动与冲击. 2015(03)
[5]基于EMD自相关的表面肌电信号消噪方法[J]. 席旭刚,武昊,罗志增. 仪器仪表学报. 2014(11)
[6]一种确定奇异值分解降噪有效秩阶次的改进方法[J]. 王建国,李健,刘颖源. 振动与冲击. 2014(12)
[7]改进的奇异值分解在轴承故障诊断中的应用[J]. 王超,孔凡让,黄伟国,李昌林,陈辉. 振动工程学报. 2014(02)
[8]巨磁阻传感器在齿轮精细检测中的应用[J]. 齐子元,房立清,陈冬根,徐章遂. 军械工程学院学报. 2014 (02)
[9]直齿圆柱齿轮内部缺陷的超声自动检测[J]. 吕铎,杨岳,李雄兵,刘希玲. 机械传动. 2013(12)
[10]基于SVD降噪和谱峭度的滚动轴承故障诊断[J]. 孟智慧,王昌. 轴承. 2013(10)
博士论文
[1]时变转速工况下行星齿轮箱故障诊断方法研究[D]. 陈小旺.北京科技大学 2018
[2]含裂纹故障的齿轮系统动力学特性研究及其故障特征分析[D]. 王旭.昆明理工大学 2017
[3]强噪声环境机械早期故障微弱信号特征分离算法研究[D]. 周晓君.重庆大学 2012
[4]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]变转速下局部裂纹故障风电行星传动系统动力学分析[D]. 熊景鸣.燕山大学 2017
[2]中小模数齿轮超声自动检测技术研究[D]. 姜辉.中北大学 2007
[3]基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现[D]. 张景辉.天津大学 2007
本文编号：3265409
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮啮合简化模型
北京工业大学工学硕士学位论文-14-电机底座胀套X轴导轨Y轴导轨手轮箱丝杠长光栅联轴器扭矩传感器齿轮扭矩传感器加载器箱体图3-1齿轮缺陷快速检测系统结构Fig.3-1Geardefectrapiddetectionsystemstructure图3-2底座机械结构Fig.3-2Basemechanicalstructure主动单元机械结构如图3-3所示，主动单元采用整体式设计，将电机、扭矩传感器和主轴集成在主动单元箱体上，通过丝杠的共同调节。主轴作为一个整体固定在箱体的前端，扭矩传感器在主轴末端，为了让扭矩传感器更加准确的反映主轴前端齿轮所承受的扭矩，主轴同扭矩传感器之间采用键连接的刚性连接方式。扭矩传感器两端均设计有法兰盘，一端与主轴相连，另一端与电机相连，电机安装在主动单元箱体末尾，电机轴和扭矩传感器的法兰盘之间使用胀套式双膜片弹性联轴器连接，安装方便且传动精度高，同时允许电机轴和主轴在一定程度上的不同心，降低装配难度，隔离电机的振动。
第3章基于调谐共振的齿轮缺陷检测系统模态分析-15-在主动单元箱体下端设计有一个铸造的垫层，用于调整轴心保持在同一高度。在垫层箱体的前端安装了导轨夹持器，调节完成后将主动单元固定，避免测试时箱体移动影响测试结果。图3-3主动单元机械结构Fig.3-3Activeunitmechanicalstructure被动单元机械结构如图3-4所示。被动单元将主轴、扭矩传感器和磁粉制动器集成在被动单元箱体上，使其作为一个整体在丝杠的作用下共同调节。主轴同扭矩传感器的连接、扭矩传感器同磁粉制动器输出轴的连接方式和主动单元一样。图3-4被动单元机械结构Fig.3-4Passiveunitmechanicalstructure在检测设备上还设计有调整机构，通过X方向的丝杠带动主动单元调节齿宽方向，通过Y方向的丝杠带动被动单元调节中心距方向。由于在齿轮啮合时对中心距的精密程度要求比较高，在Y方向上设计有长光栅实时反馈中心距数值。主动轴和被动轴的前端都安装有圆光栅，通过圆光栅采集两个轴旋转角度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换与傅里叶变换对比分析及其在信号去噪中的应用[J]. 申莎莎. 山西师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]齿轮综合滚动检测控制方法及软件[J]. 郭晓东,张洪利,张卫青,王戈,黄刚. 机械传动. 2016(07)
[3]基于EMD熵特征融合的滚动轴承故障诊断方法[J]. 向丹,岑健. 航空动力学报. 2015(05)
[4]基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法[J]. 罗毅,甄立敬. 振动与冲击. 2015(03)
[5]基于EMD自相关的表面肌电信号消噪方法[J]. 席旭刚,武昊,罗志增. 仪器仪表学报. 2014(11)
[6]一种确定奇异值分解降噪有效秩阶次的改进方法[J]. 王建国,李健,刘颖源. 振动与冲击. 2014(12)
[7]改进的奇异值分解在轴承故障诊断中的应用[J]. 王超,孔凡让,黄伟国,李昌林,陈辉. 振动工程学报. 2014(02)
[8]巨磁阻传感器在齿轮精细检测中的应用[J]. 齐子元,房立清,陈冬根,徐章遂. 军械工程学院学报. 2014 (02)
[9]直齿圆柱齿轮内部缺陷的超声自动检测[J]. 吕铎,杨岳,李雄兵,刘希玲. 机械传动. 2013(12)
[10]基于SVD降噪和谱峭度的滚动轴承故障诊断[J]. 孟智慧,王昌. 轴承. 2013(10)
博士论文
[1]时变转速工况下行星齿轮箱故障诊断方法研究[D]. 陈小旺.北京科技大学 2018
[2]含裂纹故障的齿轮系统动力学特性研究及其故障特征分析[D]. 王旭.昆明理工大学 2017
[3]强噪声环境机械早期故障微弱信号特征分离算法研究[D]. 周晓君.重庆大学 2012
[4]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]变转速下局部裂纹故障风电行星传动系统动力学分析[D]. 熊景鸣.燕山大学 2017
[2]中小模数齿轮超声自动检测技术研究[D]. 姜辉.中北大学 2007
[3]基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现[D]. 张景辉.天津大学 2007
本文编号：3265409
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