基于阶比跟踪的齿轮箱故障诊断方法研究

发布时间：2017-05-25 18:26

  本文关键词：基于阶比跟踪的齿轮箱故障诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮箱是重要的动力传动部件之一,齿轮故障可能会引起动力传递失效,进而导致灾难性的后果。状态监测能够有效识别机器状态,发现故障征兆,降低故障发生率,因此对齿轮箱的状态监测是意义重大的。很多设备,如风力发电机组和斗轮挖掘机等都工作在变载荷和变转速工况下,它们产生的振动信号存在相当程度上的幅值调制和频率调制,传统的信号处理方法不能处理这种情况,因此变工况下的齿轮故障诊断方法亟需研究。本文以齿轮箱为研究对象,研究了时域同步平均方法在齿轮故障诊断中的应用,并进一步针对变转速下的特殊性,研究了基于相位解调的阶比跟踪方法。主要内容如下： 1)首先分析了主要的齿轮故障形式及其产生机理,并根据齿轮箱中存在的振动源的特征建立齿轮箱振动信号的数学模型以用于后续的数据仿真。同时对各失效形式可能对应的信号特征进行了分析,并据此进行齿轮的故障诊断。 2)通过对时域同步平均原理的分析证明其能有效降低随机噪声并排除其他成分的干扰,存在最优同步平均次数能将非同步周期成分完全消除；分析基于时域同步平均的特征提取方法,使用实测信号验证了各特征的效果,其中FM4、NA4和NB4能够检测出裂纹初期故障,NA4和NB4可以监测故障的发展。 3)由于通过相位解调得到的相位时间关系具有相当高的精度,本文研究了两种基于相位解调的阶比跟踪技术。通过仿真数据和实测数据分析得出提出的方法的能够用于大的转速波动范围,具有较好的阶比跟踪效果。 4)最后对试验数据进行了分析,分析结果显示在使用提出的阶比跟踪方法和时域同步平均方法后能够诊断出变转速下的齿轮故障。
【关键词】：齿轮箱故障诊断 时域同步平均 变转速 阶比跟踪 相位解调
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 论文的选题背景与意义10-11
• 1.2 常用振动分析方法11-13
• 1.2.1 时域分析11
• 1.2.2 频域分析11-12
• 1.2.3 时频分析12-13
• 1.3 变转速下的齿轮故障诊断研究现状13-14
• 1.4 论文的研究内容与结构安排14-16
• 2 齿轮箱振动分析及其数学模型16-24
• 2.1 齿轮故障形式及其产生机理16-18
• 2.2 齿轮箱振动源18-20
• 2.2.1 齿轮振动18-19
• 2.2.2 轴的振动19-20
• 2.2.3 轴承振动20
• 2.2.4 信号采集影响20
• 2.3 齿轮箱振动的数学模型20-22
• 2.3.1 齿轮振动20-21
• 2.3.2 轴的振动21
• 2.3.3 传递路径影响21
• 2.3.4 齿轮箱振动的一般模型21-22
• 2.4 各失效形式对应的振动特征22-23
• 2.4.1 转轴故障22
• 2.4.2 齿面损伤22
• 2.4.3 裂纹与断裂22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 基于时域同步平均的齿轮故障诊断24-38
• 3.1 时域同步平均原理24-26
• 3.2 时域同步平均实施26-27
• 3.3 特征提取27-30
• 3.3.1 原始信号特征值27-28
• 3.3.2 时域同步平均信号特征值28
• 3.3.3 差异信号特征值28-29
• 3.3.4 残差信号特征值29-30
• 3.3.5 调制信号特征值30
• 3.4 示例分析30-37
• 3.4.1 数据介绍31
• 3.4.2 原始信号31-32
• 3.4.3 时域同步平均信号32-33
• 3.4.4 差异信号33-34
• 3.4.5 残差信号34-35
• 3.4.6 调制信号35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 基于相位解调的阶比跟踪38-55
• 4.1 基本的基于相位解调的阶比跟踪38-47
• 4.1.1 方法介绍38-42
• 4.1.2 参考信号选择42-43
• 4.1.3 仿真信号验证43-44
• 4.1.4 实测信号分析44-47
• 4.2 基于瞬时频率估计和相位解调的阶比跟踪方法47-54
• 4.2.1 方法介绍47-48
• 4.2.2 仿真信号验证48-52
• 4.2.3 实测信号分析52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 5 齿轮故障试验设计与数据分析55-66
• 5.1 齿轮故障试验设计55-57
• 5.1.1 试验装置55-56
• 5.1.2 故障模拟56-57
• 5.2 小转速波动分析57-62
• 5.2.1 时域同步平均方法选择57-59
• 5.2.2 数据分析59-62
• 5.3 大转速波动分析62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 成琼,于德介;基于复小波变换相位功率谱的齿轮故障诊断[J];湖南大学学报(自然科学版);2001年S1期

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  本文关键词：基于阶比跟踪的齿轮箱故障诊断方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：394654