轮齿裂纹对高速列车齿轮箱振动特性影响研究

为探究轮齿裂纹对高速列车齿轮箱振动特性影响,按照是否包含高速列车振动环境影响,依次建立独立齿轮箱模型和整车齿轮箱模型,并利用自定义的啮合力表达式力元和移动MARKER模拟轮齿裂纹故障,在此基础上探究两种模型随着轮齿裂纹深度的增加,齿轮箱振动时域和频域特性的变化规律,同时对比整车振动环境对裂纹故障信号的影响程度。结果表明:相较于独立齿轮箱模型,轮齿裂纹故障对整车齿轮箱振动时域特性的影响虽然呈现出整体上升趋势,但规律性极不明显,局部波动较大,证明高速列车振动环境激扰对轮齿裂纹故障信号有较大的干扰作用;在频域特征方面,整车齿轮箱和独立齿轮箱频谱特征变化均较为明显,出现了以小齿轮转频70 Hz为周期的轮齿裂纹故障特征,且裂纹越深,故障特征幅值越大,因此,通过频谱特征诊断高速列车轮齿裂纹故障是较好的选择,特别是整车振动环境干扰情形下。

基于线调频小波路径追踪阶比能量解调的齿轮轮齿裂纹故障诊断

针对变速下齿轮裂纹故障信号微弱,难以提取这一特点,提出了基于线调频小波路径追踪的阶比能量解调算法,并将其应用于变速下的齿轮裂纹故障诊断。该方法先采用线调频小波路径追踪算法提取齿轮的啮合频率分量,由此得到转速信号;然后利用转速信号对原始信号进行等角度采样得到角域平稳信号;接着对角域平稳信号进行带通滤波和角域平均运算以消除干扰噪声的影响;最后使用能量算子解调求取瞬时频率和瞬时幅值,根据瞬时频率和瞬时幅值进行故障诊断。应用实例表明,该方法能有效地提取变速下的齿轮裂纹故障。

存在轮齿裂纹的机车轮对驱动单元动力学性能研究

为仿真轮齿裂纹对轮对驱动单元动力学性能的影响,利用多体动力学软件SIMPACK,在不采用Gear-pair力元的前提下,通过移动Marker、函数表达式以及输入函数等建立齿轮副啮合振动模型,并将其应用于机车轮对驱动单元动力学模型进行仿真分析。仿真结果表明,齿轮副啮合振动模型计算结果与Gear-pair计算结果相差在10%以内;齿轮副啮合振动表现出刚度的时变特性;小齿轮分度圆裂纹将引起轮对驱动单元在时域上表现出冲击特性;当裂纹达到一定深度(刚度减小到一定值)时,轮对驱动单元在频域上表现出小齿轮的转速基频,因此,可通过频域分析达到故障诊断的目的。

含有不同裂纹类型的弧齿锥齿轮副啮合特性分析

在重载和交变载荷工况下,弧齿锥齿轮易产生齿根裂纹导致轮齿断裂,需明晰裂纹对啮合特性的影响机理,为故障诊断提供理论基础.利用ANSYS软件对弧齿锥齿轮齿副进行静态接触仿真分析.通过单元节点替换的方法设置了多种裂纹类型的故障模型,探讨了裂纹对弧齿锥齿轮副啮合特性的影响.研究结果表明:当轮齿接触椭圆移动到轮齿裂纹区域,啮合刚度随着裂纹的严重程度增加而逐渐下降,平面裂纹工况、空间裂纹工况和断齿工况的刚度最大下降量分别为27.58%,14.12%,32.82%.轮齿啮合的接触椭圆位置、裂纹位置以及深度会使齿面接触应力以及齿根弯曲应力产生不同的增减趋势.

热轧机人字齿轮轮齿裂纹超声波探伤

利用超声波横波端部回波峰值法及不同类型斜探头对人字齿轮轮齿裂纹深度进行探伤试验,确定超声波探伤的最佳方法。

Weber能量法求裂纹齿轮轴的啮合刚度

在进行齿轮相关的分析时常用有限元法和集中质量法,对集中质量法分析裂纹齿轮时需要的刚度参数进行计算。不同于传统的梯形、矩形等齿型简化算法,Weber能量法可以直接加入裂纹因素进行不规则轮齿的刚度计算,避免了简化环节带来的计算误差。下文以齿轮轴为研究对象,首先用Matlab对轴段进行有限元分析得出轴的变形状态,并结合有限元分析结果对产生齿根裂纹的轮齿用Weber法计算啮合刚度,将其结果与完整轮齿的啮合刚度比对,证明了该方法的可行性,解决了裂纹齿轮集中质量法分析中的刚度参数获取困难的问题。

小波神经网络在齿轮早期故障诊断中的应用

在单级齿轮传动运行试验的基础上 ,对齿轮箱表面振动进行同步信号平均采样处理 ,用小波分析来提取齿轮传动的故障信息特征 ,并以此作为前置处理手段为神经网络提供输入特征向量 ,利用神经网络的模式分类功能 ,有效地识别出正常齿轮传动、具有轮齿裂纹的齿轮传动和具有齿面剥落的齿轮传动

单级行星齿轮箱行星轮故障动力学分析

针对单级行星齿轮的裂纹故障问题,采用集中参数法建立了平移-扭转耦合动力学模型,分析了单个行星轮在不同裂纹程度下、不同行星轮故障数量下系统的响应特性。结果表明,当单个行星轮发生裂纹故障时,随着裂纹程度的增大,系统振动剧烈程度变大,二倍频谱能量占比逐渐增大到97%,相轨图明显由内八字逐渐变为单圆周曲线,系统运动趋于平稳;当行星轮故障数量增大时,系统振动剧烈程度变小,频谱中二倍频能量占比逐渐减小到64%,相轨图内八字明显,系统运动趋于复杂。

基于时变啮合刚度的裂纹故障齿轮振动特征分析

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿轮过渡曲线函数,通过分析完整的齿廓曲线,采用势能法计算齿轮时变啮合刚度,研究10种不同裂纹长度的刚度变化。考虑时变啮合刚度和齿间滑动摩擦,建立6自由度齿轮系统动力学模型,利用Runge-Kutta法仿真求解齿轮不同裂纹长度时的动力学响应。通过分析位移响应发现齿轮存在裂纹时会产生冲击特征,随着裂纹长度增加,冲击特征越来越明显。最后比较分析了多种统计指标随裂纹扩展程度的变化趋势,结果表明峭度指标对故障特征最为敏感。