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。

冲击载荷作用下行星齿轮传动系统故障响应特性研究

掘进机工作过程中,由于煤、岩体强度不均匀,导致截割头常受到瞬时冲击载荷作用,造成截割减速器断齿故障频发。建立了行星齿轮系统动力学模型,研究了冲击载荷、断齿故障对系统响应的影响。结果表明,冲击载荷作用下行星齿轮发生断齿故障时,齿圈约束反力时域均值增大,时域波形中除了包含断齿故障产生的周期性冲击成分,还包含载荷突变产生的冲击。

桥式起重机减速器断齿故障仿真与试验研究

以齿轮啮合扭振方程模型为基础,利用Solid Works将齿轮参数与啮合模型导入ADAMS系统,综合考虑各种条件与约束,可实现齿轮啮合与断齿工况的仿真。原型机断齿试验表明,该仿真结果具有较高的精度和准确性,可用于桥式起重机减速器的故障诊断信号分析和识别系统。

基于虚拟样机的机车齿轮传动系统建模与故障仿真分析

以DF4B型机车齿轮传动系统断齿故障为研究对象,利用三维实体建模软件SolidWorks精确建立正常齿轮传动系统及3种不同程度轮齿断裂模型。将模型导入ADAMS中添加约束和驱动,建立多体动力学模型,进而对断齿故障模型的振动影响进行仿真分析,测量齿轮箱振动信号。利用Matlab进行时域、频域分析,将不同故障程度齿轮分析结果与正常模型结果进行对比,得到了齿轮箱断齿故障发生与否及不同程度下的故障特点。

载荷激励下齿轮-转子系统断齿故障的机理研究

以一级齿轮箱及其连接的双跨转子系统为研究对象,研究其载荷激励和断齿故障下的动力学机理。针对齿轮啮合刚度的时变性及其所连接的转子系统的不平衡,以转子系统动力学、齿轮系统动力学以及拉格朗日方程为基础,构建了齿轮-转子系统的弯扭耦合数学模型,并在Matlab/Simulink环境下建立其仿真模型。数值仿真了断齿故障信号,并通过信号发生器模拟不同的载荷激励,通过观察其时频图解析了不同载荷激励和断齿故障所引起的系统动力学响应。最后,通过不同载荷激励下的齿轮断齿故障试验,得到实测信号的时域图并进行频谱分析,验证了齿轮-转子系统模型的合理性,可为齿轮-转子系统的故障诊断提供重要的理论依据。

基于Autogram的齿轮断齿故障特征提取方法

针对复杂生产背景下产生的强噪声淹没齿轮有效故障特征信息的问题,利用Autogram方法对其进行特征提取。该方法利用最大重叠离散小波包变换,对齿轮断齿故障振动信号进行不同层数分解处理,每层得到若干个信号,被称为“node”。为了更加全面地描述故障特征信息,对每个node进行包络谱的3种无偏自相关谱峭度求取,以便选取合适node作为信号源进行下一步分析。最后,对该信号源引入阈值处理,以便加强频谱分析的全面性,实现对齿轮断齿故障特征信息的有效提取。通过对比分析仿真和实测齿轮故障振动信号,验证了该方法的有效性。

行星轮断齿故障传递特性分析

目的针对多级齿轮传动系统中行星轮故障信号微弱、难以识别的问题,利用传递特性分析挖掘故障信号的传递关系,提出行星轮故障信号的识别方法。方法以多级齿轮传动系统故障仿真试验台为研究对象,建立其三维刚柔耦合模型并进行ADAMS动态仿真,得到正常及行星轮断齿状态下各级齿轮副的接触力信号,利用试验台测试正常及故障状态下箱体的加速度信号。以接触力信号为输入,试验测试信号为输出,利用系统辨识方法计算得到系统正常及故障状态下的传递函数幅频响应曲线。结果与结论分析各传递路径的成分、幅值及贡献量发现,信号的耦合特性使得定轴齿轮箱中高速级啮合频率周围出现行星轮故障频率,提出利用故障的连带关系识别行星轮故障信号的方法。

基于IHPS/ISPS滤波和Hilbert变换解调的齿轮断齿故障诊断

齿轮一旦发生断齿故障,就会产生周期性冲击,从而使啮合振动信号产生调制现象。有效提取调制信息,对于齿轮断齿故障的诊断至关重要。针对断齿故障特征信号被噪声淹没、滤波参数通常需要人为设定、断齿故障检出率低的问题,提出了一种改进的边带乘积谱算法(ISPS),以及基于IHPS/ISPS的自适应滤波与Hilbert变换解调相结合的齿轮断齿故障诊断方法。试验证明,该方法能有效分离被噪声淹没的故障特征信号,对于齿轮断齿故障的诊断,具有较大的应用价值。

采煤机截割减速器故障状态时的动力学模拟分析

针对采煤机截割减速器大锥齿轮含断齿、轻微齿形、严重齿形三种故障状态进行动力学分析研究,结果表明,三种齿轮故障状态均会使锥齿轮对传动齿间的啮合力产生周期性冲击作用,且随着故障程度的加大,冲击幅度也增加;还会产生以齿轮啮合频率、高次谐波为载波频率的调制现象,且随着故障严重程度的加大,调制边频带的幅值、宽度也随之增加。

退火窑主传动系统机-电耦合建模及故障特性

针对退火窑主传动系统故障特性,综合考虑齿轮时变啮合刚度和轴承时变刚度等非线性因素,建立了包含驱动电机、齿轮传动系统及系统负载在内的退火窑主传动系统机-电耦合动力学模型。分析了轴承外圈故障、齿轮断齿故障对退火窑主传动系统动态特性及其电特性的影响。结果表明,当发生断齿故障时,其故障特征是以断齿所在轴及齿轮的故障特征频率为调制信号,对各构件主导频率附近的边频产生了调幅调频的现象,同时也对电信号产生调制现象;当发生轴承外圈故障时,其故障特征是以外圈故障特征频率为调制信号,对各构件主导频率周围的边频产生调幅调频现象,同时也对电信号产生调制现象。研究结果对退火窑主传动系统健康状态监测与预警提供了理论基础。

基于ADAMS的两级行星齿轮断齿故障动态特性分析

以MG900/2215-GWD型采煤机截割部两级行星齿轮为研究对象,采用虚拟样机技术对其进行了动力学仿真研究。通过比较健康以及几种不同程度的断齿故障状态下的啮合力时域及频域曲线,对故障状态下两级行星齿轮系统的动态响应进行了分析。研究结果表明,故障情况下,啮合力边频带能量密集,且密集程度随着损坏程度增大而增加。该研究结果可以为两级行星齿轮故障诊断和检测提供理论依据。