基于Hankel矩阵与奇异值分解降噪方法的齿轮故障诊断研究

将Hankel矩阵与奇异值分解相结合对齿轮故障信号进行降噪处理,并应用MATLAB软件实现,来降低信号中的噪声,提高信噪比,从而凸显故障的信息特征。首先将含噪的测量信号构成的Hankel矩阵分解成两个互不相关的空间——真实信号空间与噪声空间,采用3种不同的奇异值选择方法,即奇异值差分谱方法、特征均值方法以及奇异值中值方法,对两个空间的奇异值矩阵处理后,再重构信号,实现降低测量信号噪声的目的。利用计算数据和图像说明不同奇异值选择方法的降噪效果,得出奇异值中值方法对齿轮断齿故障信号降噪效果最佳。

基于振动信号诊断齿轮断齿故障新方法

针对齿轮断齿故障的非平稳、非线性特征,利用希尔伯特-黄变换非常适合处理非平稳、非线性信号的特点,首先对信号进行经验模态分解,获得一系列本征模函数,然后对本征模函数作希尔伯特变换,获得希尔伯特谱,通过对某厂齿轮箱断齿信号分析,很好地提取出了断齿故障特征,并能够确定断齿的严重性和数量,对于工程实际中齿轮故障的诊断具体明显的实际意义。

基于EMD和AFD的齿轮断齿诊断技术研究

断齿作为齿轮失效的形式之一,对其进行故障诊断具有重要意义。传统的诊断方法如自适应滤波方法对于非平稳振动信号的分析效果不太明显。EMD(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)方法是把复杂的振动信号分解为有限个本征模函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF)之和,得到的IMF包含真实的物理信息,而且都是平稳的。这种基于信号的局部特征时间尺度分解的方法非常适用于非线性和非平稳过程的分析,该方法能够实现通过时域的分析,得到故障特征信号。本文提出基于EMD和自适应滤波分解(Adaptive Filtering Decompositon,简称AFD)的方法,利用边际谱分析齿轮故障特征。实验结果表明,该方法能够有效、准确地提取齿轮断齿的故障特征。

基于Morlet小波的时频图在齿轮断齿故障诊断中的应用

齿轮传动系统振动信号带有明显的非平稳性,齿轮断齿故障使非平稳特征更加明显,并伴有明显的脉冲冲击特性。利用小波分析处理非平稳的优势,结合齿轮传动系统的振动特性和Morlet小波能够处理脉冲信号的特点,建立了基于Morlet小波的时频分析方法,通过对某齿轮增速箱齿轮断齿故障的诊断,证明本方法不但能够准确诊断出断齿故障,而且能够评估断齿数量,较好地弥补了传统频谱分析的不足。研究结果对于齿轮断齿等具有脉冲信号特征的故障诊断具有一定的指导意义。

过载断齿故障下船用斜齿轮副啮合刚度计算

柴燃并车齿轮系统常在重载、高速、冲击等复杂使役条件下运行,轮齿折断故障将严重影响舰船齿轮副啮合性能。目前多以给定断齿角度与断齿量,研究断齿故障下齿轮副啮合刚度特征,与实际断齿形式下啮合刚度存在较大偏差。为提出任意断齿角度下齿轮副啮合刚度计算方法,将断齿分为平行与不平行于接触线两种折断形式,分别推导任意断齿角度下齿轮副接触线长度计算公式,基于ISO刚度计算准则对任意断齿角度下斜齿轮副啮合刚度进行求解。研究表明:断齿平行于接触线方向时,随着断齿长度增加,啮合刚度受影响时间与强度均增加,越过断齿区域后刚度将瞬间恢复正常,断齿不平行于接触线方向时,在断齿区域内,单齿啮合刚度为零,综合啮合刚度将降低,从断齿区域进入非断齿区域过程中,齿轮单齿刚度和综合刚度将逐渐恢复正常。

基于降噪重采样与LSTM网络的风力机断齿故障诊断

齿轮箱是风电机组传动链上的关键部件,若其发生断齿等故障,对风力机整体的运行有很大影响,维修不及时会导致损失增大,因此有必要对其进行健康状态监测。由于风力机具有工况不稳定、故障特征不明显、有效标签稀缺、风力机类别差异对分类结果影响大等问题,且常规方法预测精度低,分类模型难以有效推广。针对这些问题,本文提出了基于降噪重采样与LSTM网络的风力机断齿故障诊断方法,将单位周期内的样本点降噪处理后重采样到相同长度,输入到LSTM网络对处理后的数据进行分类,实现了较高精度的风力机断齿故障诊断。最后,通过某风场的实际数据验证了所提出方法的精确性和有效性。

基于ADAMS的动车组齿轮箱断齿故障特征研究

以国内某型号动车组齿轮箱为研究对象,主要研究齿轮断齿时箱体的振动信号特征。综合运用SolidWorks、ANSYS和ADAMS等软件建立齿轮箱的刚柔耦合动力学模型,然后建立正常齿轮和断齿齿轮模型,最后导入到齿轮箱模型中进行仿真,得到正常和断齿齿轮的箱体振动信号。与正常齿轮箱体振动信号对比发现,齿轮断齿故障的振动信号幅值会增大,同时伴有冲击和调制现象,冲击信号出现次数与小齿轮转频接近,在小齿轮转频的高倍频率、齿轮的啮合频率及其倍频附近会出现宽且高的调制边频带,细化谱中调制现象更为明显,解调谱中在小齿轮转频及其高倍频率附近会出现峰值。以上研究方法与内容,能够为动车组齿轮箱的状态监测和故障预判提供参考。

断齿故障齿轮的冲击激励研究

冲击激励是齿轮内部动态激励的重要组成部分,直接影响着机器的加工精度与使用寿命。断齿故障在齿轮故障中占据着较高的比重,因而研究断齿故障齿轮的冲击激励很重要。影响冲击激励的因素很多,运用ANSYS/LS-DYNA软件对断齿齿轮进行动力学仿真,定性地分析了转速和断齿的齿数对冲击激励的影响。

基于动力学模型的少齿差行星轮减速器断齿点蚀故障分析

以某发射车高低机少齿差行星齿轮减速器为研究对象,计算其健康与断齿故障下的时变啮合刚度与动力学模型,基于虚拟样机技术分析了该行星齿轮减速器在健康、点蚀、断齿三种工况下的齿轮振动特性。通过比较啮合曲线,得出少齿差行星齿轮减速器出现点蚀或断齿时,啮合频率和旋转轴频率附近会出现以输入轴频率为基频的调制频率,而断齿时,频率调制分量会更多,振幅会更大,且断齿或点蚀齿轮啮合时对应的双联行星轮上的轮齿的啮合力会突然增大,加快其磨损速度。相比于频域图,时域图可更好的判别故障位置。该研究可为少齿差行星齿轮的工作机理和故障诊断提供理论和仿真依据。

斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题,结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准,建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型,并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明,单对齿最小刚度与最大刚度比值α_(k)=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好,准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律,针对斜齿轮典型断齿故障,讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化,为其故障动力学研究提供基础。

基于IHPS和SPS的齿轮断齿故障特征频率的提取

针对齿轮断齿故障信号的特点,通过对原始振动信号进行傅里叶变换后计算其IHPS(Improved Harmonic Product Spectrum)及SPS(Sideband Product Spectrum),可在振动冲击信号不明显的情况下提取齿轮断齿故障特征频率。通过仿真分析和实验验证,证明了该方法的有效性,为早期诊断此类故障提供了可行途径。

低速钢球磨煤机减速机齿轮断齿故障诊断及分析

某电厂635 MW机组低速钢球磨煤机减速机及电机在运行中出现异音,应用振动诊断技术进行诊断分析,判断异音原因是减速机低速齿轮出现断齿,并准确判了断故障的严重程度,及时进行了有针对性的处理,避免了设备故障的进一步扩大。

发动机齿轮断裂故障的有限元分析与试验研究

提出一种基于ANSYS Workbench的柴油发动机断齿故障有限元分析方法。通过Pro/E参数化建模构建了柴油发动机渐开线斜齿轮啮合传动模型,将其导入到ANSYS Workbench中完成瞬态动力学分析,得到了正常工况、断半齿和断单齿三种运行状态下的有限元分析结果。同柴油发动机齿轮断齿故障的试验振动数据进行了对比分析,结果表明,渐开线斜齿轮运转过程中接触应力呈现周期性变化特性,接触应力波动显著,存在明显的冲击现象,并且随着齿轮断齿程度的加剧,齿轮冲击力明显增大;幅值最大处对应的频率即为点火频率,故障振动时转频幅值显著大于正常齿轮啮合的转频幅值。