EMD与能量算子解调在提升机齿轮箱故障诊断中的应用

提升机齿轮减速箱一旦发生故障,其振动信号表现出强烈的非平稳性,表现为复杂的调制现象,因强烈的噪声干扰,给故障特征提取带来了困难。介绍了基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)与Teager-Kaiser能量算子（Teager-Kaiser Energy Operator,TKEO）解调相结合的提升机齿轮箱故障诊断方法,该方法结合了EMD自适应滤波和Teager-Kaiser能量算子非线性故障特征提取的优点。EMD方法可将齿轮箱振动信号分解成若干个局部频率从高到低不同频段的IMFs（Intrinsic Mode Functions）,各个IMF突出了原始信号的某些局部特征,再对相对高频段且含有齿轮啮合频率及谐频的IMFs进行能量算子解调,成功提取了提升机齿轮箱中间轴旋转频率fr2的故障特征频率,诊断出了提升机齿轮箱中间轴上齿轮Z2和Z3的点蚀故障。分析结果表明,该方法能有效诊断出提升机齿轮箱的故障。     

周期性冲击响应信号的时、频特性分析

旋转机械中齿轮冲击类故障诊断的主要依据之一就是信号中存在以啮合频率为中心频率、以故障齿轮转频为间隔频率的边频带,但工程实际表明,齿轮发生断齿、严重点蚀等冲击类故障并不一定会出现啮合频率,针对这种现象,从更一般的应用出发,以工程应用为目的,基于机械振动理论研究了单自由度振动系统的一般性的周期性冲击响应信号在时域和频域的特征,结果表明:单次冲击响应时域波形为一周期性衰减振动,振动频率为系统有阻尼固有频率;周期性冲击响应信号时域波形为单次冲击响应时域波形的迭加,频谱图上出现以系统固有频率为中心频率、以冲击频率为间隔频率的边频带;混有简谐信号的周期性冲击响应信号,其频谱图上边频带呈不对称分布。研究结果为工程实际中相应故障的诊断提供了理论依据。     

采煤机截割减速器典型故障特征

采煤机在井下运行过程中,传动部分的故障约80%由齿轮问题引起,通过建立采煤机截割减速器中锥齿轮对啮合的三维模型,应用ADAMS软件对齿轮对啮合中常见的断齿故障和齿型误差故障进行了仿真分析。分析结果表明,两种故障发生时,其时域图均出现较明显的周期性冲击力,但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峰值,但断齿时边频较宽、幅值较高,而齿型误差故障时边频较窄、幅值较小。解调谱分析中,断齿时啮合力峰值发生频率与故障齿轮的理论转频和多次高阶谐波接近,齿型误差则主要以齿轮的一级转频为主。这两种典型故障具有明显的特征曲线,由此可根据分析的结果判定齿轮的故障类型,为减速器故障诊断提供依据。     

质量偏心故障下采煤机摇臂传动系统动态特性

以采煤机摇臂传动系统模型为研究对象,应用ADAMS软件对齿轮存在质量偏心故障的工况进行动力学仿真,得到了高速齿轮在质量偏心分别为0.00,0.05,0.10 kg三种故障下旋转角加速度的时域和频域曲线。对仿真数据分析得知:齿轮质量偏心故障对传动系统的启动具有重要影响,主要原因是由于启动阶段电机输入的加速度与质量偏心造成的离心力相互耦合作用的结果;对角加速度进行频谱分析发现,随着质量偏心故障的加重,系统一级啮合频率对角加速度的影响不断加大,并且角加速度幅值也明显增大,但是二级啮合频率对故障齿轮角加速度的影响却逐渐减小。本研究结果对采煤机摇臂系统的设计和应用具有一定的指导意义。     

基于振动理论的齿轮箱故障诊断应用研究

通过判断齿轮箱是否存在故障、推断齿轮箱故障源的特征频率和分析齿轮箱故障的种类3个方面应用研究,得出滚动轴承的故障占主导地位。如果出现旋转轴的频率及高次谐波或出现啮合振动频率Fm的高次谐波(如2Fm、3Fm),并且也有边频信号出现,可以推测是相应转轴频率上的滚动轴承出现故障。如果仅出现啮合振动频率Fm,并且有边频信号出现,可以推测是相应频率转轴上的齿轮出现故障。     

平方解调分析在低速重载齿轮故障诊断中的应用

阐述了齿轮振动信号的调制原理,讨论了平方解调的定义及解调原理。应用平方解调分析技术对齿轮振动信号进行了幅值解调分析。工程应用研究结果表明,针对齿轮振动信号的调制现象,利用平方解调技术能从复杂的振动信号中解调出故障齿轮的调制信息,进而判断出故障齿轮的部位,是一种可靠的故障诊断方法。     

基于Hilbert解调技术的齿轮故障诊断研究

阐述了齿轮振动信号的调制原理,讨论了Hilbert变换的定义及解调原理。应用Hil-bert变换的解调技术对齿轮振动信号进行了幅值解调分析。工程应用的研究结果表明,针对齿轮振动信号的调制现象,利用Hilbert技术能从复杂的振动信号中解调出故障齿轮的调制信息,进而判断出故障齿轮的部位,是一种可靠的故障诊断方法。     

可赛新耐磨修补剂在轴承座孔磨损修复的应用

在日常点检时发现矿编1号ZL130减速机出现明显的漏油，噪声加大等事故征兆，现场拆检后发现该减速机一轴轴承座已严重磨损，在直径方向磨损偏差最大达4.3mm，磨损面轴向长度达50mm；轴承座偏盖也已严重磨损，磨损达10mm；一轴小齿轮磨损．从而引起了齿轮啮合间隙变大，运行噪声加大，轴座处产生漏油现象。     

基于ADAMS的直齿圆柱齿轮动力学仿真

针对直齿圆柱齿轮动态转速及啮合力难以实际测量及试验成本较高等问题,以某直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,运用三维建模软件建立齿轮传动系统装配模型,导入动力学仿真软件ADAMS中建立其动力学仿真模型,对其转速及动态啮合力进行仿真分析。仿真结果表明:平稳的加载有利于齿轮传动系统的动力及运动的传递;齿轮转速及动态啮合力都呈现周期性的波动,与理论计算值基本接近;不同频率下齿轮啮合力幅值不同;齿轮传动系统其他零部件设计应尽量避开动态啮合力幅值较大时的频率,防止齿轮系统产生共振。该研究为直齿圆柱齿轮传动性能改善、振动噪声的减小、啮合特性的优化提供理论依据。     

主轮转速对弧齿锥齿轮动态性能的影响

弧齿锥齿轮在啮合过程中会产生啮合冲击、振动和噪声。对齿轮进行动力学分析,探讨惯性载荷、主动轮转速、加速时间等因素的改变对齿轮的啮合特性带来的影响,并根据分析的结果获得齿轮齿面的接触力和齿轮角速度变化曲线图,以此来确定齿轮啮合特性。结果表明:惯性载荷、主轮转速及主轮加速时间会影响齿轮的传动特性,影响其工作效率,试验输出的变化曲线波动频率较小,能较好地模拟齿轮的啮合过程,得出的数据更具有价值。     

内啮合齿轮传动分析及其参数化三维模型的建立

内齿轮在工业中应用十分广泛,对内啮合齿轮传动的特点进行了分析。鉴于目前应用的大部分三维软件生成齿轮的三维模型都较困难,具体研究了在CAXA实体设计中建立内齿轮的三维造型方法,并给出了在CAXA实体设计和Pro之间实现文件互读、数据共享的方法,使齿轮参数化三维模型的建立更为直接和容易,实现其CAD的协同设计。     

基于振动与声发射融合的采煤机截割部故障诊断研究

采煤机截割部传动齿轮的工作状态影响着传动系统的工作效率。对齿轮故障监测与诊断进行研究,采用CATIA建立故障齿轮模型,利用仿真软件ADAMS与COMSOL仿真齿轮啮合瞬间产生的振动与声发射信号,对信号进行特征提取,采用BP神经网络对采煤机截割部齿轮故障进行诊断。仿真结果表明,振动与声发射融合对微小齿轮裂纹的识别具有较高准确性,对采煤机故障诊断具有一定的指导意义。     

新型立式离心脱水机的研究与开发

介绍一种结构简单、可靠性高和维护方便的新型立式离心脱水机,其传动以同步带传动代替原齿轮传动,并应用PLC、变频器、传感器等控制技术以提高离心脱水机工作的可靠性,而且还可以根据用户需求实现不同产品水分。     

电车齿轮啮合和齿面磨耗分析

EL型工矿直流电力机车,采用双侧斜齿传动,牵引电动机通过电枢轴、小齿轮与轮轴大齿轮相啮合,实现机车牵引动力,大小齿轮啮合是否良好,是机车传动的关键。     

采煤机截割部行星传动太阳轮修形接触应力分析

针对采煤机截割部行星齿轮传动机构经常出现轮齿表面损伤这一问题,利用Pro/E建立行星传动零件的三维模型,应用ABAQUS/Explicit仿真平台软件对主要部件进行装配,并对太阳轮齿廓进行不修形和不对称修形2种情况下的啮合接触应力分析,研究结果表明对太阳轮不对称修行可以有效降低接触应力。     

NGW型行星齿轮有限元接触仿真分析

以齿轮齿廓渐开线方程式为基础,根据重型载货汽车轮边减速器的行星齿轮结构以及受载特点,建立了行星齿轮结构的三维有限元模型和齿轮啮合模型、行星齿轮运动学模型,并进一步探讨了齿轮动态接触碰撞过程中齿轮应力的产生机理。为该类行星齿轮结构的设计和分析提供了理论依据。     

平衡式外啮合余弦齿轮泵齿数选择与流量脉动影响分析

阐述了平衡式外啮合新型余弦齿轮泵的结构原理。在2种齿数下从啮合角位移出发,对主、从动轮齿数的选择和对新型泵的流量脉动情况作了研究,研究结果表明,流量品质只与中心轮(主动轮)的齿数有关,与从动轮的齿数选择无关,当z1=3k1±1的情况下,流量品质得到明显的提高。     

重型液压支架搬运车链轮式提升装置研究

针对支架搬运车臂式提升装置存在提升链长度无法调节、提升过程中液压支架横摆以及提升臂容易断裂等问题,提出了以圆环链轮替代提升臂的结构方案,通过分析提升机构工作时的运动过程及受力状态,研究矿用圆环链轮用于起吊提升的啮合行为,论证了圆环链轮用于重型液压支架搬运的可行性,并设计了防止咬链的半切型圆环链轮,给出了吊装用圆环链轮的加工工艺及检验方法,对圆环链轮式提升机构进行了优化设计,进一步提升了链轮式提升机构的吊装性能,优化后的链轮式提升装置经现场实际应用效果良好。     

椭圆齿轮三维建模与运动仿真分析

椭圆齿轮的齿廓复杂,无法直接建立其三维模型。用标准齿轮滚刀加工椭圆齿廓的原理,建立了椭圆齿轮齿廓的数学模型,用mathcad软件算出齿廓上的坐标点,导入Solidworks软件建立椭圆齿轮的三维模型,并对啮合运动特性进行理论分析和运动仿真。