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设备故障诊断.doc


文档分类:汽车/机械/制造 | 页数:约13页 举报非法文档有奖
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研究生课程考核试卷科目:设备状态监测与故障诊断教师:谢志江姓名:学号:专业:车辆工程类别:(学术、专业)上课时间:2016年3月至2016年6月考生成绩:卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语:阅卷教师(签名)一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断的方法解:1、齿轮啮合频率产生的机理根据齿轮传动的特点,齿轮啮合过程中啮合点的位置和参与啮合的齿数都是周期性变化的,这就造成齿轮轮齿受力和刚度成周期性变化,从而引起周期性的振动,能反映这个周期性特征的是啮合频率及其高次谐波。1)齿轮啮合过程中,齿面既有相对滚动,又有相对滑动。主动轮上的啮合点由齿根移向齿顶,随啮合半径逐渐增大,速度逐步增大;而从动轮上的啮合点则由齿顶移向齿根,速度逐步降低。两轮速度上的差异就形成了相对滑动。在节点处,两轮速度相等,相对滑动速度等于零。在主动轮上,齿根与节点间啮合点速度低于从动轮上啮合点速度,因此滑动方向向下;而在节点与齿顶间啮合点速度高于从动轮,滑动方向向上。在节点处,主动轮、从动轮都改变了滑动方向,即摩擦力的方向在节点处发生了改变,形成了节线冲击激励。2)齿轮啮合过程中,除了上述节线冲击外,更为重要的是由于参与啮合的齿数变化而引起的啮合冲击,也就是说,重合度对齿轮啮合的影响。对于重合度在1-2之间的渐开线直齿轮,在节点附近是单齿啮合区,在齿根、齿顶附近是双齿啮合区。显然,单双齿交替啮合对载荷、刚度影响很大。即使齿轮传递恒定扭矩,在每对齿轮啮入或啮出时,由于载荷和刚度的突变,齿轮也会形成周期性啮合冲击。对于重合度小的直齿,啮合冲击更为显著。对于斜齿,重合度较大,其啮合点是沿齿宽方向移动的,啮合过程较为平缓,啮合冲击有所改善。因此,轮齿的啮合冲击和啮合刚度的变化取决于齿轮的类型和重合度。3)由于制造、安装、齿面磨损等原因造成齿轮传动误差、侧隙变化,也会影响冲击激励,从而影响齿轮啮合频率。综上所述,齿轮节线冲击、啮合冲击、啮合刚度是周期性变化的,这个周期性变化的频率,就是转速频率与齿数的乘积。也就是齿轮啮合频率,即(=1、2)式中,齿轮的转速频率;齿轮的齿数。在一个啮合周期中,齿轮在啮入、啮出、节线冲击时发生不止一次的冲击过程,即多次冲击。因此在齿轮啮合的振动信号中不仅包含啮合频率,而且还有高次谐波成分,……。2、齿轮故障诊断的方法齿轮在机械设备的齿轮箱中是一种非常重要的部件,这种部件应用十分广泛,齿轮主要的作用是起链接、传递动力和运动。在工作过程中,齿轮、轴承和轴等零部件都会因各种因素而产生振动信号,当振动信号异常于正常情况的振动信号时,则预示着零件有可能发生了故障。振动信号一般都包含设备(齿轮箱)运行状态信息,利用这些信息进行故障的识别是机械故障诊断中十分常用的方法。通过这种方法所用到的信号需要利用数学工具如傅立叶变换、小波变换、相关分析等进行处理。随着工程应用和科学研究的不断发展,所涉及到的故障监测诊断问题越来越复杂。,由于各种因素(维护不当、环境恶劣)会产生各种形式的故障。故障形式又随着运转状态、热处理、齿轮材料等各种因素的变化而有所不同,常见齿轮故障形式有:齿轮断裂、齿面磨损和划痕、齿面疲劳、齿面塑性变形等。)功率谱分析法频谱图的幅值有两种表示方法:一种是以能量形式表示的功率谱;另一种以振幅形式表示的幅值谱。功率谱分析可确定齿轮振动信号的频率构成和在各频率成分上分布的振动能量,是一种重要的频域分析方法。幅值谱也能进行类似的分析,但由于功率谱是幅值的平方关系,所以功率谱比幅值谱更能突出啮合频率及其谐波等线状谱成分,同时还能减少由随机振动信号引起的“毛刺”现象。在应用功率谱分析时,频率轴横坐标可采取线性坐标或对数坐标。但是对于齿轮系统,由于有较多的边频成分,采用线性坐标(恒带宽)比采用对数坐标更有效。2)边频带分析法边频带出现的机理是齿轮啮合频率f的振动受到了齿轮旋转频率fr的调制而产生的,边频带成分包含大量的齿轮故障信息,对边频带信息,在频谱分析时必须有足够高的频率分辨率才能提取。当边频带谱线间的间隔小于频率分辨率(或谱线间隔不均匀)时,都会阻碍对边频带的分析,必要时应对感兴趣的频段进行频率细化分析(ZOOM分析),以准确测定边频带间隔。边频带分析从两方面进行,一是利用边频带的频率对称性,找出fz±nfr(n=1、2、3…)的频率关系,确定是否为一组边频带。若是边频带,则可知道啮合频率ƒZ和调制信号频率ƒr。二是比较各次测量中边频带幅值的变化趋势。根据边频带呈现的形式和间隔,有可能得到以下信息:a)当边频间隔为旋转频率ƒr时,可能是齿轮偏心、齿距缓慢的周期变化及载荷的周期波动等缺陷存在。齿轮每旋转一周,这些缺陷就重复作用一次,即这些缺陷的重复频率与该齿轮的旋转频率相一致。根据

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  • 时间2020-10-21