含齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱故障机理研究

行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征微弱,导致其难以被识别.为揭示齿根早期裂纹的故障机理,采用集中参数法建立计入裂纹损伤效应的行星齿轮箱传动-结构耦合非线性动力学模型.首先,基于势能法建立含齿根裂纹损伤的齿轮副啮合刚度与传动误差计算模型,通过刚度激励函数与位移激励函数将裂纹损伤的效应纳入行星传动系统的非线性动力学模型,进而求解行星传动系统的振动响应,结果表明内、外传动支路之间的传动误差差异导致各支路载荷分配不均.其次,采用ANSYSWorkbench建立箱体结构的有限元模型.将行星传动系统中太阳轮、行星架以及内齿圈的支承反力施加于箱体结构的相应轴承座处,并通过窗函数计入行星架旋转对信号的调制效应以获取行星齿轮箱的振动信号;通过对箱体振动信号的频谱分析,提取了行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障特征.最后,搭建动力传动故障模拟实验台,对存在齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱进行了振动测试.仿真信号与实测信号基本一致,表明所建行星齿轮箱传动-结构耦合动力学模型能准确揭示行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障机理.行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征表现为以啮合频率为中心、故障特征频率的分数倍频及行星架转频为间隔的调制边带.     

新型双曲柄内齿环行星减速器的接触分析

针对目前环式减速传动在使用过程中轴承承栽能力较低、容易失效等问题,提出一种由渐开线行星齿轮传动和渐开线少齿差行星传动组合而成的两级新型双曲柄内齿环行星减速器.在对该减速器结构形式、传动原理及受力情况进行分析的基础上,为分析其承栽能力,建立了此新型传动形式的有限元接触分析模型.通过接触分析计算,得出齿面接触等效应力和实际接触齿对数,并在此基础上,对新型双曲柄内齿环行星减速器内啮合传动齿轮副进行了齿廓修形与有限元接佑触重分析.结果表明,修形后的传动齿轮副的承载能力得到了明显提高,具有工程实用性.     

基于状态指标的直升机减速器行星轮故障诊断

直升机传动系统是一套复杂的旋转机械装置,承担直升机功率传动的功能,对直升机的安全性至关重要。开展传动部件故障诊断研究,可提高直升机安全性,具有重要价值。本文中描述了直升机主减速器行星齿轮的故障诊断研究。首先分析了行星齿轮的主要故障模式,针对行星齿轮的裂纹故障和剥蚀故障,确定了齿轮故障诊断的状态指标;研制了行星齿轮的裂纹故障试验件和剥蚀故障试验件,并在直升机传动系统故障植入试验验台开展了相关验证实验。通过对采集的数据进行分析,结果表明：利用行星齿轮故障试验件的振动数据计算的状态指标值和健康状态阈值能够明显区分,可以有效诊断行星齿轮的裂纹故障和剥蚀故障。可见采用状态指标对行星齿轮的故障进行诊断是有效的。     

游梁式抽油机传动系统的扭转振动与传动效率

以游梁式抽油机皮带减速箱传动系统为研究对象,综合考虑皮带与减速箱传动系统的弹性,建立游梁式抽油机皮带减速箱传动系统有阻尼多自由度扭转受迫振动的力学与数学模型及各振动元件参数的计算模型;以传动系统扭转振动仿真结果为基础,建立皮带减速箱及皮带瞬时传动效率的仿真模型。分析影响皮带减速箱传动效率的因素。仿真结果表明:传动系统的扭转振动对系统的运动规律与动态参数有显著影响;系统瞬时传动效率并非常数,受曲柄扭矩影响较大,特别是在正负扭矩换向点附近瞬时效率显著降低;传动系统的扭转振动降低了皮带减速箱的传动效率。皮带减速箱平均传动效率的仿真结果为70%~82%,与实际测试结果吻合。     

裂纹损伤行星轮系的编码器信号响应特性

为了探究齿轮裂纹损伤对行星轮系编码器信号的影响机理,以利用编码器信号对行星齿轮箱进行健康监测,通过动力学分析研究了在齿轮裂纹损伤影响下行星轮系编码器信号的响应特性,并建立了响应的模型。首先采用能量法推导了齿轮存在裂纹时的时变啮合刚度算法,并构建了扭转动力学模型,用于获取编码器信号;在此基础上,通过将行星轮裂纹时的啮合刚度代入构建的模型中,求解得到行星轮裂纹影响下的编码器响应信号,分析编码器信号中蕴含的扭转振动特征;最后根据模型进一步研究了不同裂纹损伤下的行星轮系编码器响应信号。在实验台上进行了验证,结果表明:当行星轮出现裂纹故障时,编码器响应信号中蕴含的扭转振动出现明显冲击特征;随着裂纹损伤程度增加,编码器响应信号中扭转振动的冲击特征逐渐增强,其均方根值与峭度值明显增加,可有效评估故障损伤程度。该研究结果可为编码器信号用于行星齿轮箱健康监测提供理论依据。     

船载测控天线结构振动监测系统设计与实现

在分析船载测控天线结构特性及工作环境的基础上,通过设计结构振动监测系统来实现对船载测控天线状态信息进行数据采集处理,为专家系统判读船载测控天线健康状态提供科学依据。提出了一种多节点、远距离结构振动监测系统设计方案,并结合振动传感器选型、振动监测系统软件设计和硬件设计三方面对方案实现进行了研究。给出了结构振动监测系统的软硬件设计流程,为船载测控天线进行故障诊断和维修奠定理论基础。     

定轴齿轮与微型行星齿轮串联设计分析

为拓宽微型行星齿轮传动装置的多样性,在微型行星齿轮传动原理的基础上,设计了定轴齿轮传动与2Z-X(A)型微型行星齿轮传动串联结构方案与正确啮合齿轮参数,计算出理论传动比与输出转速。利用三维软件绘制了机构装配模型,基于ADAMS建立了虚拟样机模型,并进行了运动学仿真,得到输出行星架的转速和机构传动比。仿真结果与理论值对比,符合实际齿轮传动的动力学特性,验证了设计参数的正确性与样机模型的可信性。针对三维装配模型,使用3D打印技术打印了模型实物,组装后能够无干涉运行,为后续机构设计、加工提供了参考依据。     

论二齿差变位内齿轮行星减速机构

二齿差变位内齿轮行星减速机构是我参加研制的一项实用新型专利。行星齿轮传动机构和少齿差行星减速机构被广泛应用于各领域,虽然传统的行星齿轮减速机构有很多优点,但仍然存在单级减速比较小的缺点,而少齿差行星减速机构单级减速比虽然大一些,但传动平稳性差,传动精度低,在需要大减速比的情况下,需要经过多级减速才能达到目的,这样会造成结构复杂,体积增大,制造成本增加,同时多级传动也降低了传动效率和传动精度。二齿差变位内齿轮行星减速机构采用对称双行星齿轮,既能平衡惯性力,又能提高机构的承载能力,具有结构简单,单级减速比大,制作成本低、传动平稳、传动精度高和传动效率高等优点。     

船载X频段测控雷达跟踪S频段飞行器的适应性设计

为了挖掘船载X频段测控雷达的设备潜能,解决船摇情况下X频段卫星信号的窄波束角度捕获的难题,提出了利用船载X频段测控雷达跟踪S频段接收信号进行自引导的设计方案。本文对S/X双频馈源进行测试,并在X频段下行链路分析的基础上进行S频段链路的设计,设计出满足系统G/T值的下行链路配置,通过跟踪风云气象卫星进行功能验证和跟踪精度分析,证明该设计方案技术可行,满足指标。     

多齿啮合行星机构的传动精度分析

针对多齿啮合行星机构这种新型的传动机构,研究了其传动原理;在此基础上,考虑偏心误差、行星齿轮相位角、弹性变形与负载对机构传动精度的影响,建立了机构随转角变化的传动精度模型,推导出其传动精度方程;然后,利用虚拟样机技术,在ADAMS环境中进行仿真分析及验证,并进行相应的简化实验,得到该机构的输出转角误差和回差.研究表明:仿真结果与计算结果基本一致;与传统行星机构相比,多齿啮合机构的传动精度明显提升.     

基于阶次双谱分析的齿轮故障诊断研究

针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点，将双谱分析技术与阶次谱分析相结合，提出了阶次双谱的齿轮箱故障诊断方法．首先对齿轮箱升降速瞬态振动信号进行时域等时间间隔采样，再对时域信号实行等角度间隔重采样，转化为角域平稳信号，最后对角域重采样信号进行双谱分析，就可提取齿轮的故障特征．通过对齿轮齿根裂纹故障实验信号的分析，表明阶次双谱分析能有效地诊断齿轮的裂纹故障．     

多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法

针对齿轮故障诊断中单一传感器采集信息不完全、容错性不佳及一种神经网络模型具有局限性,传统信号处理技术提取特征困难等问题,提出了多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法,构建了基于CNN(Convolutional Neural Networks)和改进SDAE(Stacked Denoising Autoencoders)的混合网络模型,根据改进的D-S证据理论实现决策级融合诊断。以时频信号作为CNN的输入,以频域信号作为SDAE的输入,采用Adam优化算法和dropout、批量归一化技术训练该混合模型。实验结果表明,利用该融合方法对齿轮进行故障诊断相比单个的网络模型CNN和SDAE诊断正确率有所提高,为齿轮故障智能诊断分类提供了新路径。     

一起PA44-180飞机无GS信号典型故障的分析与探讨

GS系统是仪表着陆系统中非常重要的一个系统,它主要对机组提供飞机的垂直引导信息。本文介绍了PA44-180型飞机的VOR/LOC/GS系统和KCS55A系统,并深入分析了一起PA44-180型B-3596号飞机无GS信号的典型故障,最后给出了合理的建议。     

带有侧隙的齿轮故障振动

对在非共振情况下齿轮侧隙和载荷的变化对齿轮振动频率的影响进行了研究。建立齿轮振动微分方程 ,用变步长 Runge - Kutta法求出了齿轮存在间隙时齿轮振动的时程响应的数值解 ,并用快速 Fourier变换 (FFT)方法求出时程响应的幅值谱 ,研究结果表明 :齿侧间隙的存在及变化对齿轮的振动故障频率成份有很大的影响 ,并且在齿侧间隙的值一定时 ,如果齿轮的工作转速和工作载荷发生改变 ,齿轮的振动故障频率成份也有改变。研究结果对齿轮的故障诊断和齿轮传动系统动态设计有重要的意义     

Analysis and Simulation for Planetary Gear Fault of Helicopter Based on Vibration Signal

Fault diagnosis for helicopter’s main gearbox based on vibration signals by experiments always requires high costs. To solve this problem,a helicopter’s planetary gear system is taken as an example. Firstly,a simulation model is established by McFadden,and analyzed under ideal condition. Then this model is developed and improved as the delay-time model of the vibration signal which determines the phase-change of sidebands when the system is running. The cause and change-rules of planetary gear system’s vibration signal are analyzed to establish the fault diagnosis model.At the same time,the vibration signal of fault condition is simulated and analyzed. This simulation method can provide a reference for fault monitoring and diagnosis for planetary gear system.     

齿轮泵主从动齿轮腔压力分布的非对称性分析

在解析齿轮泵工作腔流场分布特点的基础上,主要研究了主从动齿轮腔压力分布非对称现象.以某型号高压齿轮泵为研究对象,通过分析齿轮轴挠度与径向间隙的关系和建立过渡区压力非线性微分方程,对比相应位置的压力值得出主从动齿轮腔压力非对称分布的结论.试验数据表明:额定工况下试验数值与理论值误差小于5.0%,过渡区压力相差4.17 MPa,高压槽末端压力相差1.55 MPa.该研究为高压齿轮泵工作腔压力分布非对称解析及侧板倾覆力矩计算提供了理论基础.     

双模数大排量齿轮泵动态特性仿真研究

设计双模数啮合齿轮泵,对主、从动齿轮啮合过程及接触强度进行了仿真研究.将两种不同模数的齿轮进行匹配,设计双模数主、从动齿轮,提高齿轮的排量;以刚度、阻尼、摩擦系数模拟齿轮之间的油膜间隙,对主、从动齿轮的工作过程进行仿真研究,再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析.计算分析结果表明:双模齿轮泵排量是同体积齿轮泵的2～6倍,齿轮泵工作时,第一对小齿啮合时接触应力最大,从动齿轮工作过程中的变形量大于主动齿轮,两齿轮的安全系数较大,强度能够满足使用要求.     

变速箱振动信号的分解及在故障诊断中的应用

建立了变速箱故障振动理论模型，模型考虑了箱体内部各齿轮、轴承和轴不对中时对箱体复合振动信号的影响．利用时域同步平均技术和小波分析技术分别将齿轮振动信号、轴不对中故障振动信号和轴承故障振动信号从箱体复合振动信号中分离出来，并利用分离出来的振动信号成功地诊断了变速箱的典型故障．     

基于电机电流分析的齿轮故障诊断研究

本文提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法,相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。本文针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型,并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过matlab/simulink对电机齿轮系统进行了仿真,并在实验平台上进行了验证。