某齿轮箱故障振动信号特征提取及分析技术研究

发布时间：2017-09-08 00:49

  本文关键词：某齿轮箱故障振动信号特征提取及分析技术研究

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【摘要】：齿轮箱是传动系统的重要组成部件，其性能的好坏直接影响到机械设备的正常运转。受传动特性的影响，，齿轮箱正常运转也会发生振动。当齿轮箱发生故障时，其振动信号成分会产生改变，体现出与常规振动不同的信号特征，因此通过分析齿轮箱振动信号可以有效地获悉齿轮箱的实时性能。 对运转中的齿轮箱进行状态监测并进行有计划的维修保养，不仅能够延长齿轮箱的使用寿命，而且能够有效减少因停机、安全事故等造成的损失。 本课题以齿轮和轴承为研究对象，对某齿轮箱振动信号的故障特征提取和分析技术进行了研究，主要有以下四点： (1)研究齿轮箱振动产生的机理。首先是对齿轮箱几种典型故障的类型及其形成原因进行了探讨，再通过对齿轮啮合物理模型进行了分析，得到了影响齿轮啮合振动的两个最重要因素：啮合刚度和传递误差，最后对滚动轴承振动机理进行了分析。 (2)介绍振动信号的时域和频域分析技术。主要介绍了时域统计指标参数法、功率谱分析、倒频谱分析、细化谱分析和包络谱分析的原理。 (3)分析齿轮箱典型故障振动信号特征。采取实验的方法，预先设计齿轮齿面异常、断齿、轴承外圈磨损和轴承滚动体磨损四种典型故障，采用时域和频域分析技术进行处理。时域内，对比故障信号与正常信号时域波形图和时域统计指标参数值的变化，得到故障信号的时域特征；频域内，对比故障信号与正常信号频域成分的变化，得到故障信号的频域特征。最后，对比不同时域和频域分析方法对不同故障信号的分析处理效果得到：时域统计指标分析能判断是否存在故障，不能判断故障发生部位，功率谱、细化谱和倒频谱分析对轴承故障信号的分析不理想，包络谱分析能有效提取齿轮和轴承的故障信号特征，并能判断故障发生部位。 (4)实验案例分析。首先介绍某齿轮箱结构，计算各频率参数；然后对正常齿轮箱振动信号特征进行分析；最后对未知齿轮箱采用时域统计指标分析判断是否存在故障，再采用包络谱分析进行特征提取分析，对故障发生部位进行判断。
【关键词】：齿轮箱 故障诊断 振动信号 特征提取
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.4;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 齿轮箱故障诊断技术的发展与现状11-13
• 1.3 本课题的主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 齿轮箱故障类型及振动机理分析15-22
• 2.1 齿轮箱故障类型及成因15-17
• 2.1.1 齿轮故障类型及成因15-16
• 2.1.2 滚动轴承故障类型及成因16-17
• 2.2 齿轮箱振动机理分析17-21
• 2.2.1 齿轮振动的产生17-18
• 2.2.2 齿轮振动的传递路径18
• 2.2.3 齿轮振动机理分析18-20
• 2.2.4 滚动轴承振动机理分析20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 齿轮箱振动信号分析处理技术22-33
• 3.1 时域统计指标分析22-25
• 3.2 频域分析技术25-32
• 3.2.1 功率谱分析26-27
• 3.2.2 倒频谱分析27-28
• 3.2.3 细化谱分析28-29
• 3.2.4 包络谱分析29-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 齿轮箱典型故障振动信号特征分析33-61
• 4.1 齿轮箱振动信号成分分析33-37
• 4.1.1 齿轮振动信号成分分析33-35
• 4.1.2 轴承振动信号成分分析35-37
• 4.2 齿轮箱典型故障信号特征分析37-59
• 4.2.1 齿轮箱振动信号分析软件介绍37-40
• 4.2.2 齿轮箱典型故障信号特征分析40-59
• 4.2.2.1 齿轮箱正常信号特征分析41-46
• 4.2.2.2 齿面异常信号特征分析46-49
• 4.2.2.3 齿轮断齿信号特征分析49-52
• 4.2.2.4 轴承外圈故障信号特征分析52-56
• 4.2.2.5 轴承滚动体故障信号特征分析56-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第五章 某齿轮箱故障振动信号分析案例61-70
• 5.1 齿轮箱结构参数介绍61-63
• 5.2 齿轮箱正常振动信号特征分析63-65
• 5.3 齿轮箱故障振动信号特征提取分析判断65-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 内容总结70-71
• 6.2 研究展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻硕期间取得的研究成果76-77

【参考文献】

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本文编号：810913