實(shí)驗(yàn)室DDS實(shí)驗(yàn)臺(tái)能仿真行星齒輪箱太陽(yáng)輪和行星軸承的常見故障,并能搭成單級(jí)和雙級(jí)行星齒輪箱兩種配置,轉(zhuǎn)速及負(fù)荷均可調(diào)。給單級(jí)或雙級(jí)行星齒輪箱預(yù)置常見故障及其兩兩組合,進(jìn)行系列試驗(yàn),獲得箱體振動(dòng)加速度信號(hào)。在此基礎(chǔ)上探討行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)降噪和特征提取問題,進(jìn)而假設(shè)故障類型和部位未知,選擇常用診斷方法進(jìn)行診斷,最后與預(yù)設(shè)的故障類型和部位進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證所提降噪方法和特征提取方法的有效性。具體工作如下。(1)針對(duì)現(xiàn)有閾值函數(shù)降噪法的不足,提出了一種雙參數(shù)雙閾值降噪方法。通過連續(xù)性、偏差性等特性分析發(fā)現(xiàn),新的閾值方法不僅保持了現(xiàn)有閾值方法的優(yōu)點(diǎn),還考慮小波包分解后能量分布的影響,能夠根據(jù)實(shí)際信號(hào)自適應(yīng)地調(diào)整函數(shù)的降噪程度。數(shù)值仿真結(jié)果顯示,新的閾值方法在提高信號(hào)信噪比和平滑度方面均優(yōu)于現(xiàn)有的閾值方法。(2)在分析不同領(lǐng)域特征提取方法局限性的基礎(chǔ)上,針對(duì)行星齒輪箱運(yùn)行特點(diǎn)、不同類型故障振動(dòng)信號(hào)的非線性等特點(diǎn),并考慮到信號(hào)傳遞路徑的影響,構(gòu)造了一種新的特征參數(shù)——熵均根值(SE-Rms)。為了衡量單個(gè)特征參數(shù)對(duì)不同狀態(tài)的區(qū)分能力,定義了一個(gè)新的指數(shù)——“區(qū)分度”(區(qū)分度大于1,表示特征參數(shù)能區(qū)分實(shí)驗(yàn)臺(tái)上預(yù)置的幾種常見故障)。以行星齒輪箱太陽(yáng)輪常見故障振動(dòng)信號(hào)為基礎(chǔ),分析SE-Rms的區(qū)分度、波動(dòng)性和抗噪性等性能特點(diǎn)。結(jié)果表明,1)在不同的工況下,SE-Rms對(duì)單級(jí)和雙級(jí)行星齒輪箱太陽(yáng)輪幾種常見故障的區(qū)分度均大于1.4,且SE-Rms的大小與樣本數(shù)據(jù)的時(shí)間原點(diǎn)無關(guān);2)SE-Rms抗噪性能好:在同樣的信噪比下,SE-Rms對(duì)單級(jí)行星齒輪箱太陽(yáng)輪常見故障區(qū)分度明顯高于其他時(shí)域或頻域參數(shù);3)不同的故障,存在一個(gè)與故障特征頻率有關(guān)的“最小樣本長(zhǎng)度T_0”。選取不同的樣本長(zhǎng)度T計(jì)算SE-Rms的區(qū)分度,結(jié)果表明:只要T大于T_0,SE-Rms的區(qū)分度就大于1;以T_0或其整數(shù)倍作為樣本長(zhǎng)度(即整周期截?cái)?,區(qū)分度將取得局部極大值;樣本長(zhǎng)度越大,區(qū)分度越高。(3)以熵均根值為主體構(gòu)造多參數(shù)矩陣作為支持向量機(jī)的輸入,基于單測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)單級(jí)行星齒輪箱故障進(jìn)行診斷,結(jié)果表明,與其他特征矩陣診斷結(jié)果相比,以熵均根值為主體的多參數(shù)矩陣的診斷效果最好,且熵均根值對(duì)診斷結(jié)果的貢獻(xiàn)較大。其次,通過DS證據(jù)理論將三個(gè)測(cè)點(diǎn)信息相互融合,再行診斷,結(jié)果證明,輔助以其他措施,熵均根值作為主要特征參數(shù)能進(jìn)一步提高確診率。最后將熵均根值應(yīng)用于雙級(jí)行星齒輪箱的故障診斷中,單測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)和三個(gè)測(cè)點(diǎn)信息融合后的診斷效果均較好,證明了熵均根值對(duì)雙級(jí)行星齒輪箱故障診斷的適用性。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

美國(guó) Spectra Quest 公司開發(fā)了一種動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)(DDS)。能仿真行星齒輪箱太陽(yáng)輪和行星軸承的常見故障，并能搭成單級(jí)和雙級(jí)行星種配置，轉(zhuǎn)速及負(fù)荷均可調(diào)。因此，本章利用 DDS 實(shí)驗(yàn)臺(tái)給單級(jí)和雙級(jí)行預(yù)置太陽(yáng)輪和行星軸承的常見故障及其兩兩組合，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)，獲得箱體度信號(hào)。利用傳統(tǒng)特征提取方法（時(shí)域、頻域等）提取故障特征，結(jié)合支持行診斷，驗(yàn)證傳統(tǒng)特征指標(biāo)的有效性。實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成DDS 實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置如圖 2.1 所示，主要包括電機(jī)、行星齒輪箱、二級(jí)定軸齒輪制動(dòng)器等。行星齒輪箱內(nèi)各級(jí)傳動(dòng)的齒輪模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)如表 2-1 所示。的行星齒輪箱可通過拆卸箱內(nèi)零部件完成一級(jí)和二級(jí)行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)換。單級(jí)箱傳動(dòng)比 i1=25/7，雙級(jí)行星齒輪箱傳動(dòng)比 i2=125/7（其中一級(jí)行星傳動(dòng)比 行星傳動(dòng)比 i22=25/7）。電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表 2-2 所示。

太陽(yáng)輪 行星輪 齒圈 太陽(yáng)輪 行星輪 20 40(3) 100 28 36(4) 表 2-2 三相異步電機(jī)技術(shù)參數(shù)功率 額定轉(zhuǎn)速 額定電壓 額定轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩調(diào)范圍2.2kW 3450r/min 208-230/460 70N m 5-50Hz原理上的雙級(jí)行星齒輪箱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 2.2 所示，可行星傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為單級(jí)行星齒輪箱。單級(jí)或雙級(jí)行星齒的太陽(yáng)輪和行星軸承上。實(shí)驗(yàn)臺(tái)分別配備有 4 種故障斷齒、缺齒這 4 種常見故障）和 3 種故障行星軸承障）。圖 2.3 和圖 2.4 所示分別為太陽(yáng)輪和行星軸承

(a) 裂紋故障 (b) 斷齒故障 (c) 缺齒故障 (d) 磨損故障圖 2.3 太陽(yáng)輪故障示意圖(a) 外圈故障 (b) 內(nèi)圈故障 (c) 滾動(dòng)體故障圖 2.4 行星軸承故障示意圖陽(yáng)輪裂紋、斷齒和缺齒故障是常見的局部式故障。齒根裂紋屬于早期齒剛度和信號(hào)調(diào)制等方面影響較小。若不及時(shí)處理，就可能發(fā)展為斷齒破壞原齒輪齒形，對(duì)齒輪剛度影響較大，傳動(dòng)過程中故障點(diǎn)的嚙合沖擊齒齒輪若仍持續(xù)在高負(fù)載下工作，由于齒輪在故障處剛度降低，將進(jìn)一

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2822471