基于机电耦合动力学的3K行星轮系裂纹故障电流信号研究

考虑3K行星轮系内部时变啮合刚度、阻尼、齿侧间隙、综合啮合误差等非线性因素和电机-减速器系统内部机-电-磁耦合效应,建立了电驱动3K-Ⅱ型行星传动系统机电耦合动力学模型。并基于该模型,计算了5种裂纹故障情况下各齿轮副随转角变化的时变啮合刚度,得到了不同齿轮裂纹故障情况下的定子电流仿真信号。通过时移叠加去工频频谱和包络解调谱对电流信号进行了分析。结果表明:定子电流信号受故障特征的频域调制作用,且出现的边带成分中包含供电频率负值;定子电流信号受故障特征的幅值调制作用,在包络解调谱中,齿轮故障表现为在故障频率及其倍频处出现峰值;太阳轮故障在定子电流频谱边带和包络谱中虽能识别,但相较于其他齿轮故障,表现不够明显。通过机电耦合模型得到的分析结果与通过AM-FM(amplitude modulation-frequency modulation)数学模型分析结果吻合,表明提出的机电耦合模型的合理性,可为研究3K行星轮系各类齿轮故障情况下的电机定子电流信号提供理论指导。

面向桥壳圆度圆柱度检测装置的并联PID伺服电动机控制器设计

针对重卡桥壳轴头圆度圆柱度在线测量对运动精度、平稳性以及鲁棒性等提出的伺服问题,在伺服运动系统机电耦合动力学建模研究的基础上,提出了基于位置、转速和电流三闭环调速的并联PID控制方法,并结合相位裕度和主导极点配置法整定控制器参数。基于自行搭建的桥壳在线检测实验装置对控制算法进行了实验验证,结果表明提出的控制方法可以根据工业现场对速度和位移跟踪性能要求调节权重,有效实现了伺服电动机匀速、平稳的高精度运动控制,并表现出良好的跟随性能和鲁棒性,极大地提高了桥壳检测装置的检测精度。