风力机齿轮故障对传动系统的影响研究

建立风力机组齿轮传动系统的三维模型,利用ADAMS的模拟信号和实验信号对比分析,分别研究了不同转速时定轴齿轮断齿的单一故障及定轴齿轮齿根裂纹-行星齿轮断齿耦合故障,对传动系统上不同测点的影响。定轴齿轮断齿对各测点影响明显且频域分布特征基本一致,转速的变化不影响频域的分布,在高速级啮合频率、中速级啮合频率及2倍频附近有较强边频带;耦合故障时定轴齿轮裂纹对各测点高频区影响明显,行星轮断齿对故障源附近低频区影响明显,行星轮故障特征为啮合频率及其2、3倍频振幅明显,且存在明显边频;角加速度信号与实验信号主要特征频率分布基本吻合。     

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。     

行星齿轮传动系统断齿故障下动态特性研究

为了探究含故障因素行星齿轮传动系统的动态特性,结合Hertz接触理论和齿轮激励,建立考虑齿面接触特性的行星齿轮传动系统动力学模型,并且在模型中分别引入了行星轮、内齿圈、太阳轮3种断齿故障因素;分别模拟了传动系统在不同故障因素影响下的工作过程,通过分析动载荷谱、浮动轨迹来研究行星齿轮出现故障的情况下传动系统的动态特性。得出结论:与内齿圈断齿故障相比,行星轮、太阳轮断齿对系统造成影响更大;频谱图中低频区域的幅值所在频率和故障频率有着对应关系;太阳轮断齿故障因素使太阳轮浮动轨迹半径大幅增加。故障因素对系统动态特性影响的研究,可以为行星齿轮传动系统的故障诊断提供理论依据。     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。     

基于ADAMS的两级行星轮系几何偏心故障特性研究

为获得几何偏心故障状态下两级行星轮系的传动特性,开展了仿真实验研究。以MW级风机齿轮箱中两级行星轮系为研究对象,基于SolidWorks与ADAMS建立了相应的虚拟样机,在合理设置仿真参数的基础上,进行了健康、第二级太阳轮几何偏心0.1 mm和0.2 mm这3种状态的动力学仿真。结果表明:两级行星轮系中,第二级太阳轮几何偏心故障对第一级行星轮系动态特性影响不明显,对第二级行星轮系动态特性影响较大;齿轮几何偏心故障状态下,故障频率的幅值随着几何偏心程度的增大而增大,啮合频率及其倍频的幅值随着几何偏心程度的增大而减小;边带啮合频率幅值比可以作为几何偏心故障的判别依据,可以通过该值来监测几何偏心故障的变化趋势。研究结果可以为两级行星轮系的几何偏心故障诊断提供一定的理论参考依据。     

采煤机截割减速机动力学仿真分析

通过Pro/E建立采煤机切割减速机三维模型,并应用ADAMS对锥齿轮断齿故障和齿型误差故障进行了动力学分析。分析结果表明,发生上述故障后,齿轮在时域和频域分析中均出现较为明显的周期性冲击力,该冲击力的频率与齿轮理论转频接近,但是齿型误差故障时冲击力的幅值要远小于断齿故障时冲击力幅值。频域分析中,两种故障均在齿轮啮合固有频率和高次谐波附近出现啮合力最大值,断齿故障时边频较宽,幅值较高,齿型误差故障时边频较窄,幅值较小。两种典型故障具有明显的特征曲线,可以根据分析结果判定齿轮的故障类型,为减速机故障诊断提供依据。     

行星轮系中太阳轮断齿故障特性分析

行星齿轮箱的诸多传动优点使其越来越广泛地被应用于诸多机械设备中,其振动响应比定轴齿轮箱更为复杂,相应的动力学模型建立及故障诊断成为近年来的研究难点和热点。目前对行星减速轮系的建模分析大多都是建立在正常状态下,缺乏对故障状态下的行星轮系建模研究;对行星轮系进行故障特性分析时,缺乏振动机理方面的研究。针对现有研究的不足,建立了考虑振动传递路径时变效应的行星齿轮系统动力学模型;推导了太阳轮断齿故障下的时变啮合刚度表达式,通过对行星齿轮系统动力学模型的求解,分析得到了太阳轮断齿时系统的频谱响应特性;最后通过试验信号的对比,验证了动力学模型分析结果的准确性。     

行星齿轮典型断齿故障的动力学仿真

基于一种改进的行星齿轮箱集总参数模型,将断齿故障等效到时变啮合刚度中,建立了直齿行星齿轮的太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障和内齿圈断齿故障的动力学模型。以某单级行星齿轮为研究对象,考虑扭转方向外部激励,对其正常和各断齿故障状态下的动力学模型进行求解,对内齿圈垂直振动加速度信号进行分析。研究结果表明:只考虑扭转方向的外部激励时,正常状态下内齿圈最高点处的垂直振动加速度信号频谱中幅值最高的共振峰与模态能量分布相关;在各断齿故障状态下,内齿圈垂直振动加速度的有效值均大于正常值,时域波形中可看到不同形式的冲击,包络谱中可看到对应的故障特征频率及其倍频成分。     

基于虚拟样机技术的故障行星齿轮系统接触力仿真

为了获得故障行星齿轮系统的接触力变化规律,建立故障行星齿轮系统的动力学模型,结合基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动的计算方法,对含有断齿故障的行星齿轮系统进行动力学仿真。结果表明,与正常行星齿轮系统的接触力相比,断齿故障的行星齿轮系统的接触力在时域中含有明显的周期性冲击;在频域中,不仅出现了故障频率,而且在啮合频率及其倍频处还出现了以故障频率为边频带的故障特征。通过对故障行星齿轮系统动力学研究,可以为行星齿轮系统故障诊断提供参考和依据。     

车辆行星齿轮啮合刚度的建模及分析研究

齿轮副啮合刚度的周期性变化是行星齿轮传动系统产生振动的主要内部激励,深入研究齿轮的啮合刚度对解明齿轮系统的振动特征具有重要意义。采用能量法、有限元法和矩形波法分别建立了行星齿轮啮合刚度激励模型,并采用这3种模型分别求解了太阳轮、行星轮以及行星轮齿圈综合啮合刚度,对比了这3种模型求解啮合刚度的优劣。结果表明,3种刚度激励下的复合行星排各个构件的振动加速度幅值相差很小,且有限元法计算得到的振动加速度幅值稍大于解析法计算得到的振动加速度幅值,矩形波法计算得到的加速度幅值最小。