基于经验模态分解的复合行星轮系故障诊断方法

复合行星轮系故障诊断时属性参数量纲不同,诊断得到的磨损突变过大,故障诊断结果不准确,因此设计基于经验模态分解的复合行星轮系故障诊断方法。整理轮系之间的啮齿系数,构建复合行星轮系动力学模型,利用动力驱动形成的各项参数和经验模态分解的轮系动力故障产生共振参数,采用希尔伯特变换卷积处理组成结构内的冲击数值形成数值共振关系,确定故障状态下轮系齿轮结构产生的幅值,完成故障触发参数,完成故障诊断。测试结果表明,该设计的故障诊断方法得到的磨损突变数值小,且贴合理论突变数值,诊断结果较为准确。

啮合误差对复合行星轮系动态均载特性的影响

以Ravigneaux式复合行星轮系为研究对象,基于集中参数理论,建立采用中心浮动构件的非线性动力学模型;通过计算传动系统的均载系数,获得各齿轮啮合误差与均载系数的关系曲线,进而分析安装误差和偏心误差对系统均载特性的影响。分析结果表明:行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续的'偏载',而行星轮的偏心误差则会导致相应啮合副在运动过程中出现较大的冲击;如果合理布置行星轮的误差,使得其相对于系统的旋转中心呈辐射状对称,将能大大降低行星轮的误差对系统均载性能的影响。

安装误差对变刚度系数的复合行星轮系均载特性的影响分析

以复合行星齿轮传动系统为对象,采用集中参数法,建立多自由度平移-扭转耦合非线性动力学模型。该模型在综合考虑轴承支承刚度、时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮安装误差的基础上,研究安装误差位置及其相位角对系统均载特性的影响。研究结果表明:中心构件的安装误差对系统产生均等的周期性影响,行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续偏载或者均载现象;中心构件安装误差的相位角对系统均载系数没有影响,而行星轮安装误差的相位角对系统有影响,且沿切向分布时,影响最大。

复合行星轮系均载特性仿真研究

针对复合行星轮系均载特性的问题,以Ravigneaux式复合行星轮系统的典型结构为研究对象,基于ADAMS建立了系统的虚拟样机模型,通过对齿轮动态啮合力进行仿真分析,计算出了各啮合副的均载系数,分析了齿轮偏心误差、负载以及输入转速对于系统均载性能的影响。研究结果表明:增加偏心误差、提高转速会降低系统的均载性能;当行星轮偏心误差呈辐射状对称时,系统的均载性能会得到极大提高;太阳轮s1偏心误差对于系统均载性能的影响较s2偏心误差的影响更为明显;增加负载能提高系统的均载性能。

复合行星轮系故障诊断方法研究进展

复合行星轮系在大型武器装备和能源装备中得到了广泛应用,是装甲车辆、直升机、风力发电机等传动系统变速换挡的核心部件,其零部件繁多、自由度高且含有多级行星排。高速重载的运行环境经常导致行星轮系的太阳轮、行星轮等关键零部件出现磨损、疲劳裂纹、断齿等故障,降低了设备的使用安全性和可靠性。开展行星轮系的故障诊断研究对降低其维修保障成本、最大化使用效率和提高运行可靠性具有重要意义。振动信号常用于行星轮系典型故障的诊断,由于行星齿轮箱的振动信号具有噪声强烈、频率分量多、幅频调制复杂等特点,使得其故障诊断极为困难。综述了复合行星轮系的结构特点和故障诊断的难点,从动力学分析、信号降噪、多分量信号解调、多信息融合等方面系统阐述了复合行星轮系故障诊断国内外研究现状,提出了该研究领域目前存在的重点和难点。

风电机组复合行星轮系虚拟样机仿真

复合行星传动系统在风力发电机组的齿轮箱中有广泛应用。本文以行星齿轮传动系统为研究对象,基于三维设计软件SolidWorks构建了系统的实体模型,通过在Adams中对其边界条件的定义,最终得到系统的虚拟样机模型。利用ADAMS对该模型进行动力学仿真,得到各啮合副的动态啮合力。经分析,仿真计算结果与理论值吻合。验证了仿真的正确性,提供了一种快速计算啮合力的方法,可提高设计效率,同时也为后续传动系统的优化设计等提供指导。

啮合刚度和径向支承刚度对复合行星轮系均载的影响比较

为比较啮合刚度和径向支承刚度对周转轮系均载性能的影响权重,建立了含刚度、误差和间隙等内部激励的复合行星轮系平移-扭转动力学模型,采用田口实验法建立均载多因素分析模型,计算变刚度激励作用下的复合行星轮系均载系数,通过信噪比分析、方差分析对比均载变化梯度,量化均载系数在不同类型的刚度激励作用下的灵敏度,找出决定均载性能的刚度激励。研究结果表明:不同类型的刚度激励对均载的影响效果存在很大差异,决定均载优劣的刚度激励是中心轮的径向支承刚度,其次是行星轮的径向支撑刚度和所有啮合副的啮合刚度;降低刚度激励的幅值可以有效提升轮系均载性能。

基于MASTA高速比复合行星轮系传动效率仿真分析

针对高速比复合行星轮系传动效率较低、影响因素较多等问题,以某型斜齿轮高速比复合行星轮系为研究对象,基于MASTA对高速比复合行星轮系传动效率进行仿真分析。仿真结果表明:随着加载转速增加,高速比复合行星轮系中的轴承和齿轮啮合损失功率逐渐减小,风阻损失功率逐渐增加,传动效率逐渐减小;随着加载扭矩增加,高速比复合行星轮系中的轴承和齿轮啮合损失功率逐渐增加,风阻损失功率逐渐减小,传动效率逐渐增加。该研究可为高速比复合行星轮系传动效率提升、传动性能的改善等方面提供理论依据。

内外激励作用下的复合行星轮系均载特性分析

当前针对周转轮系均载问题的研究,侧重分析单个激励变化下的均载行为,缺乏调查内外激励共同变化时的均载机理,以致在众多影响轮系均载的激励因素中,难以找出决定均载行为的关键激励,从而高效提升轮系均载性能。为研究这一问题,提出并建立了均载性能的多因素分析模型,将复合行星轮系“平移-扭转”动力学模型与正交试验法相结合,计算不同激励配置下的动态均载系数;采用信噪比和方差分析法,量化和比较各激励对均载系数的影响权值,找出并优化决定均载的关键激励。计算结果表明,内部激励对均载性能的影响远大于外部激励,适当增加轴承间隙可以提升均载性能,减小中心构件的传递误差能最为高效地提升均载性能。

含裂纹复合两级行星轮系振动特性研究

为揭示复合行星轮系固有特性及裂纹对其振动响应的影响,以工程机械复合两级行星轮系为研究对象,采用集中参数法建立平移-扭转耦合动力学模型,并计入阻尼、支撑、时变啮合刚度、啮合相位等影响因素。根据各构件间相对位移分析,推导系统运动微分方程。将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁结构,根据能量法,分别计算啮合齿轮副赫兹刚度,弯曲刚度,剪切刚度和轴向压缩刚度。推导裂纹轮齿时变啮合刚度计算公式,分析裂纹扩展对时变啮合刚度的影响。进一步对各啮合副的相对啮合相位关系进行推导。采用数值分析方法,求解系统运动微分方程,得到正常及裂纹情况下的系统固有特性,研究时变啮合刚度及裂纹对系统固有频率的影响。综合运用时间历程、阶次谱、相轨迹及Poincaré映射图,分析裂纹扩展对系统非线性振动响应的影响。

内齿圈裂纹扩展对复合两级行星轮系均载特性的影响研究

行星轮系的均载特性对齿轮箱的运行性能及服役寿命有重要的影响。为揭示裂纹扩展对系统均载特性的影响,构建了计入齿根裂纹损伤的复合行星轮系动力学模型,考虑了时变啮合刚度、时变支撑刚度、啮合相位、阻尼、裂纹等非线性因素。建立裂纹齿圈时变啮合刚度模型,研究不同裂纹程度与时变啮合刚度之间的量化关系,将损伤以内部激励的形式引入到动力学模型中;推导滚动体与滚道之间的非线性弹性接触力,得到各构件的时变支撑刚度;进一步,获取不同裂纹扩展程度下各啮合副啮合振动信号,综合采用时间历程、频谱、相轨迹及Poincaré映射图分析裂纹扩展对系统非线性振动特性的影响;计算各啮合副均载系数,分析裂纹扩展对系统均载特性的影响规律。

啮合误差及相位角对复合轮系均载特性的影响分析

以复合行星轮系为研究对象,建立了含时变啮合刚度、齿侧间隙和传递误差的复合行星传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,并分析了安装误差和偏心误差及其相位角对系统均载特性的影响。结果表明,中心构件的安装误差和偏心误差对各行星轮产生均等的周期性影响;行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续偏载,但是其偏心误差会使均载系数出现周期性变化;当行星轮的安装误差相位角朝同等方向以及分布在相啮合的行星轮对上时,均载系数较小;偏心误差分布在齿数相差较大的齿轮上时,系统均载性能较好;行星轮误差对称分布能有效降低误差对均载系数的影响。