齿轮早期疲劳裂纹诊断的研究

在分析齿轮振动信号的幅值调制和相位调制信息的基础上 ,通过实验研究提出一种诊断齿轮早期疲劳裂纹的方法     

齿轮故障识别

通过对振动信号进行解调,提取相位调制信号,得到了故障信息。根据齿轮啮合振动频谱,对齿轮的裂纹进行诊断。     

齿轮早期疲劳裂纹的混沌检测方法

齿轮箱振动信号中调制现象普遍存在,而且啮合频率产生的周期冲击成分占很大比重,反映齿轮箱故障的特征信号的幅值相对较低,难以检测。根据齿轮箱振动信号的特点,提出了基于混沌振子的齿轮早期疲劳裂纹检测方法,区别于目前常用的基于混沌振子的微弱信号检测方法。该方法通过辨识混沌振子加入齿轮箱振动信号后发生的由大尺度周期状态到混沌状态的反向状态改变,确定齿轮啮合频率边频带的状态,从而判断齿轮裂纹的发展情况,在齿轮裂纹的监测中取得了良好的效果。     

齿轮裂纹故障的双谱分析

齿轮振动信号中的非线性给故障特征的提取带来较大难度,通过分析裂纹齿轮振动信号非线性产生的原因,利用双谱分析具有提取信号非线性耦合特征的能力,将双谱分析应用于齿轮裂纹的故障诊断中。试验结果表明,该方法能够有效地将正常及不同裂纹程度的齿轮区分开来。     

齿轮传动装置轮齿疲劳裂纹的故障诊断

一对齿轮在运转过程中产生振动,即使在载荷完全不变的条件下也产生振动.本文以一个带有原动机、工作机的齿轮传动系统为对象,建立了一个八质量系统的动力学模型.对齿轮在疲劳裂纹状态下的振动加速度曲线所反映的特征进行了分析,其结论对轮齿疲劳裂纹的故障诊断具有一定意义.     

轮齿根部疲劳裂纹的诊断和断齿预报

齿轮轮齿根部疲劳裂纹的振动监测和断齿预报是有价值但过去国内外一直没有很好解决的课题。本文基于轮齿根部裂纹对振动影响的分析,提出了应在倒频域(Cepstrum Domain)对裂纹振动信号进行监测。作者还在 FZG 机上进行了模拟试验,并在实际工况运行条件下对一个两级硬齿面减速器作了完整的振动监测,抓住了因裂纹产生而引起的信号变化。在此基础上,对轮齿的疲劳折断作了多次成功的预报。     

齿轮疲劳裂纹诊断中相位信息的精化处理

本文在分析带有疲劳裂纹的齿轮的振动诊断中相位调制诊断原理及方法的基础上,针对现有方法所提取的相位信息存在多种干扰信号的情况,着重研究了相位信息的精化,提出了一种新的处理方法,并获得了令人满意的实验效果.利用该方法所获得的相位信息图,可大大提高诊断的精确程度,而且可实现裂纹长度的定量诊断.     

齿轮疲劳裂纹特征及诊断方法

本文以齿轮为研究对象，对齿轮齿根裂纹的表现特征及其诊断方法进行了研究，综合运用多种方法对齿轮振动信号进行了分析，成功地识别出了齿轮裂纹的存在。     

基于小波分析和修正指数分布的齿轮故障诊断方法

提出了基于小波分析和修正指数分布(modifiedexponentialdistribution,MED)的齿轮故障诊断方法,该方法采用小波包将齿轮振动信号分解为若干个频率段,然后选择合适的频率段进行小波包重构,对重构后的信号进行MED分析,得到齿轮振动信号的小波包时-频分布,进而从中提取齿轮振动信号故障的故障特征.对具有裂纹的齿轮振动信号分析结果表明了基于小波分析和MED的齿轮故障诊断方法的有效性.     

直齿圆柱齿轮分度圆的裂纹损伤机理研究

针对齿轮分度圆位置长期处于交变载荷状态容易产生疲劳裂纹的问题,综合考虑齿轮、转子和轴承之间的耦合关系,建立了十二自由度齿轮—转子—轴承弯扭耦合非线性动力学模型,并分析了分度圆裂纹对齿轮副时变啮合刚度的影响。采用Runge-kutta法求解了齿轮传动系统的运动微分方程,获得了分度圆裂纹损伤状态下系统的动态响应,研究了系统动态响应中的无量纲参数指标。研究结果表明:当分度圆处存在裂纹损伤时,齿轮系统时—频域上均呈现相应的损伤特征,振动信号序列中的峭度指标、裕度因子、峰值因子和脉冲因子均随裂纹的加深而增大;研究可为分度圆处裂纹损伤的演化机理分析和齿轮故障诊断研究提供理论基础。     

某手动传动薄壁直齿轮的失效原因

某手动传动薄壁直齿轮未经装机使用便在齿间发现了多条裂纹,对裂纹形貌、断口特征进行了分析,从设计、加工、装配等过程对失效原因进行了排查。结果表明:该传动直齿轮出现的裂纹为振动疲劳所致,直齿轮产生振动的原因是其在磨削加工时的夹具选择不当,使齿轮产生倾斜,给直齿轮施加了一个轴向分力,导致直齿轮发生共振;通过更改夹具结构,采用夹辐板的装夹方式可以有效避免该类裂纹的出现。     

基于相位调谐的行星齿轮系统振动抑制技术的试验研究

基于相位调谐理论的研究重点,设计并制造了两组具有不同啮合相位特征的30 k W单级人字齿行星齿轮传动系统。通过对比试验的方法,在相同的工况下采集两组系统的振动和噪声信号,并将得到的数据经过处理分析,从而对"基于相位调谐的行星齿轮系统振动抑制技术"的减振降噪的有效性进行验证。结果表明,通过相位调谐理论可以有效地减小行星齿轮传动系统中轮齿啮合产生的振动及噪声。     

基于局部均值分解的阶次跟踪分析及其在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮升降速过程中故障振动信号为多分量的调制信号以及故障特征频率随转速变化的特点,将局部均值分解（LMD）与阶次跟踪分析相结合,提出了一种新的齿轮故障诊断方法。首先采用阶次重采样将齿轮的时域振动信号转换为角域平稳信号,然后对角域信号进行LMD分解,得到若干个乘积函数（PF）分量,最后对各个PF分量的瞬时幅值进行频谱分析来提取齿轮的故障特征。通过对齿轮齿根裂纹故障试验振动信号的分析可知,该方法能有效地提取齿轮故障特征。     

基于EMD解调的齿轮裂纹早期故障诊断研究

齿轮轮齿发生早期裂纹时,裂纹故障信号十分微弱。为了有效提取早期裂纹故障特征,文中提出基于经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)的早期故障诊断方法。该方法首先去除振动信号中的啮合基频及其谐波成分,得到残余信号,然后针对残余信号进行基于EMD解调分析和处理。仿真及工程实例分析结果表明,所提方法能成功地将齿轮早期裂纹故障信息从复杂的振动中提取出来,更有利于及早发现故障,并判断故障的严重程度。     

齿轮轮体的振动信号测量及其在故障诊断中的应用

利用装在被测齿轮端面上的加速度计,直接测量齿轮轮体的振动信号,并设计制造了实验装置;经实验后表明齿轮轮体振动信号可用于齿轮故障诊断。通过分析齿轮轮体振动信号,探讨了轮体振动信号在齿轮啮合频率调制现象中的应用,及其在齿根裂纹故障诊断中的应用。     

基于物理模型和修正灰色模型的行星轮系疲劳裂纹故障预测方法

结合物理模型与灰色理论,提出行星轮系齿根疲劳裂纹故障预测的新思路.针对直升机主传动系统中的2k-H行星轮系,建立太阳轮齿根疲劳裂纹损伤的物理基模型,通过仿真获得不同损伤严重度的振动仿真信号.选择并计算仿真信号的故障特征矢量,并以此作为损伤特征的标准模式,对待检信号特征矢量与标准模式进行灰色关联度分析,根据关联度对裂纹进行定量检测.结合物理模型仿真信号对灰色预测模型进行修正,使之具有更好的疲劳裂纹故障预测能力.对试验中的疲劳裂纹进行定量检测和故障预测.试验数据验证了本方法对行星轮系太阳轮疲劳裂纹的定量检测和故障预测能力.     

基于共振区幅值-相位解调技术的早期齿轮齿根裂纹故障检测

常用齿轮故障诊断方法中窄带解调分析存在低频干扰的问题,共振解调分析不涉及相位调制信息。针对传统方法的不足,提出了一种以共振频率作为载波的共振区幅值-相位解调技术。方法首先通过快速谱峭度算法寻找齿轮振动信号的共振区,然后在共振区中通过幅值最大搜索法获得共振频率,并以该共振频率为载频进行解调分别得到幅值和相位调制信号。该方法结合共振区对弱信号的放大以及对低频干扰的隔离作用,可有效提取齿轮的故障信息。仿真及试验研究表明,所提出的共振区幅值-相位解调技术可以有效检测早期齿轮齿根裂纹故障信息,是对传统方法的有效补充。     

基于传递路径的多级齿轮箱齿轮裂纹故障识别

采用集中参数法对多级齿轮传动系统的齿轮振动进行建模仿真,获得难以直接测量的齿轮箱内部振源振动信号。根据系统辨识理论,获得振源信号传递至2个不同测点下传播路径的传递函数。通过比较2测点在同种系统状态下对应的信号传播路径的传递函数特征,选取了更能反映系统振动特征的测点作为最佳测点。通过比较无故障状态与定轴齿轮齿根裂纹状态下最佳测点对应的信号传播路径的传递函数特征,找出系统刚度微小变化时传递函数的变化特征,从而能够以此辅助判断微弱故障类型。     

齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为研究现状

齿轮传动的综合效率直接制约着交通、建筑、风电等领域的发展质量,因此,对齿轮传动功率、负载能力以及预期寿命等的要求在逐步提高;然而,齿轮疲劳失效极大地限制了现代齿轮设备的性能与可靠性。综合论述了齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为现状,对齿轮失效的主要形式和原因进行介绍;归纳了影响齿轮疲劳强度的因素,总结了齿轮裂纹3种类型以及裂纹萌生与扩展的原因和方法;归纳了现有的齿轮疲劳裂纹模拟方法,描述了齿轮疲劳中的微结构力学行为,以提高对齿轮疲劳的特征和机制的理解;分析了在齿轮疲劳试验下的剩余使用寿命,并对如何避免齿轮裂纹产生提出了一些建议。     

单级齿轮箱的振动监测

从裂纹齿局部刚度变弱的情况出发，研究裂纺故障对齿轮合振动的影响。分析了裂纹故障引起的相位调制信息的分布规律及传递特性，并分别研究了单齿裂故障的相位诊断。通过在单级齿轮箱上进行的裂纹齿轮故障诊断实验研究行知，裂纹齿局部刚度变弱，反映出相位周期性跃方向和测点与故障在传动系统中的相对位置有关，以识别局部故障所在位置。