齿轮磨损故障诊断方法

通过对齿轮从跑合到磨损报废全过程的振动信号分析,证明时域无量纲因子、标准差及倒频谱对齿轮磨损故障诊断很有效．随着磨损量增加,无量纲因子及标准差皆增大,1／fm处倒谱值减小而2／fm处倒谱值增大．     

基于长期监测数据的某悬索桥桥位近处风场特性分析

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对该桥桥面及桥塔处的风速进行长期监测,采用统计方法及频谱分析对桥位处风速随高度变化、湍流强度、阵风因子以及脉动风的功率谱密度等进行分析.研究结果表明:无量纲幂指数在低风速时较不稳定,随风速增大而减小并趋于平稳,高风速下其统计均值为0.161,大于规范建议值;湍流强度亦随风速增大而减小并趋于平稳,可采用指数函数加以拟合,桥面高度处强风的顺风向、横风向及竖向湍流强度均值分别为0.180 6,0.156 4及0.078 7,亦大于规范建议值;阵风因子与湍流强度之间近似呈线性关系;强风的水平及竖向风谱与规范谱吻合较好,但实测谱值在低频段偏低.     

基于时频联合特征提取的风电机组齿轮箱齿轮磨损程度识别

针对风电机组齿轮箱齿轮发生磨损故障时其声信号非平稳非线性的特点,提出一种基于小波域倒谱的时频域联合特征提取,并与支持向量机相结合的方法,对齿轮磨损程度进行识别.特征提取部分选用db3小波对原始声信号进行三层小波包分解,对每一个节点分别进行小波包重构,计算出重构信号的能量值并进行归一化;对重构信号进行倒谱变换并选取频域异常幅值对应的频率作为特征值,形成一个八维的特征向量;以波形、峰值、峭度、脉冲、裕度五个时域因子组成时频联合特征向量作为原始信号的特征输入;用支持向量机作为模式识别的工具.试验结果表明,基于时频联合特征的分析相对于单特征提取在一定程度上提高了故障识别的准确率.     

一维六方准晶中纳米尺度正三角形孔边裂纹的反平面问题

基于Gurtin–Murdoch界面/表面理论和复变函数方法,结合保角映射技术研究了一维六方准晶含纳米尺度的正三角形孔边三裂纹反平面剪切问题,分别得到了声子场和相位子场的应力、应力强度因子封闭表达式,同时还获得了能量释放率的解析解。数值算例分析了无量纲化应力强度因子、无量纲化能量释放率在无穷远处声子场和相位子场应力作用下的变换规律。数值结果表明：无量纲化声子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而逐渐增大并缓慢趋于稳定值,随无穷远处相位子场应力的增大而减小;无量纲化相位子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而缓慢增加,随无穷远处相位子场应力值的增大而缓慢减小且最终趋于稳定;当裂纹长度和三角形孔边长之比给定时,随着无穷远处应力的增大,无量纲化能量释放率也随之增大;表面效应作用下,声子场和相位子场之间存在耦合效应;无量纲化的应力强度因子和能量释放率均存在着显著的尺寸依赖性;缺陷尺寸的不断增大会减小表面效应对周围应力场的影响。     

低速重载齿轮的磨损研究

本文在试验的基础上对圆周速度V=1～4m/s的齿轮传动进行了磨损研究。试验表明:V=1～4m/s低速重载齿轮处于边界润滑状态,其磨损速率与圆周速度有关,且存在一最恶速度值,当齿轮处于最恶速度运行时磨损速率最大。为提高齿轮的使用寿命,应避免齿轮在最恶速度附近运行。最恶速度值与齿轮的运行条件有关,如载荷、润滑油、齿面状况、材料及热处理等。在试验条件下,最恶速度值在V=1.13～1.41m/s,文本对最恶速度现象进行了分析,认为最恶速度值与边界油膜中的局部涡流有关。     

铁谱技术对硬齿面齿轮磨损状态的监测研究

本文运用铁谱技术研究了硬齿面齿轮的磨损状态.对硬齿面齿轮在不同的磨损阶段的磨损特性进行了定性和定量分析.研究了磨损发展过程中磨粒特征的变化,并对直读式铁谱和分析式铁谱的分析结果进行了对比.研究结果表明,铁谱分析的结果与实际情况相吻合,运用铁谱技术可以有效地对齿轮的磨损状态进行分析判断.     

齿间动态载荷分配下的齿轮磨损分析

为了寻求与实际更为符合的直齿圆柱齿轮磨损量计算方法,基于单双齿交替啮合和磨损后轮廓形状改变对齿间载荷的影响,推导了相邻2对轮齿在共同承担载荷时的动态载荷分配公式,得到了啮合轮齿的齿间动态载荷;基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理,获得了磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度;基于Archard磨损模型,推导了齿轮的磨损量计算模型。算例显示:随着磨损次数的增加,磨损量逐渐增大;齿根处磨损最为剧烈,单双齿转换处的磨损有缓慢微幅波动;磨损与载荷耦合增加;在考虑载荷分配后,最大磨损量大幅减小。研究表明,计算齿轮磨损需考虑齿轮间动态载荷的分配问题。     

摩擦系数对齿轮裂纹应力场强的影响

基于弹性理论,借助通用有限元软件ANSYS模拟齿轮啮合过程的摩擦现象.对裂尖进行奇异化处理,分析摩擦系数及裂纹形状对裂纹尖端等效应力、裂纹尖端位移和应力强度因子的影响,修正齿轮应力强度因子公式.研究结果表明:同一裂纹结构随着摩擦系数的增加裂纹尖端的等效应力、位移和应力强度因子也相应增加.随裂纹形状a/c变化,当a/B＜0.05(定义B为齿轮危险截面的厚度)时前自由面影响起主要作用,当a/B＞0.05时后自由面影响起主要作用,均随着比值的增大应力强度因子先增大后减小.     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。     

基于多重分形的齿轮故障特征提取方法

为提取齿轮的故障特征,提出利用多重分形谱参数来表征齿轮振动信号特征的方法.运用多重分形理论对实测的齿轮振动信号进行分析,计算了振动信号的多重分形谱参数,并对齿轮振动信号多重分形谱参数的变化规律进行了研究.结果表明:齿轮工作状态不同,振动信号的多重分形谱参数△a、△f及fmax发生明显变化.当齿轮出现断齿故障时,△a、△f和fmax均显著增大.多重分形谱参数可定量刻画振动信号的特征,成功识别齿轮断齿故障.