基于虚拟样机技术的矿用重载减速器故障模拟研究
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摘要
本文结合大型矿山机电设备远程健康诊断系统(4M系统)中的设备故障模拟功能,对矿用重载减速器进行典型故障模拟方法研究。首先针对减速器三级斜齿轮传动方式,采用集中参数法建立了较全面的动力学模型,所得到的30个自由度动力学方程组求解困难,难以用来进一步模拟故障。
本文其次建立了减速器的虚拟样机模型,并确定了合适的齿轮接触参数。在此基础上建立了不同类型及不同程度的故障模型,在相同工况下进行了动力学仿真,得到了绝大部分故障模型对应的特征值。对仿真数据进行统计分析,并按特征频率幅值变化程度,编制了故障类型特征频率幅值偏差等级表,用来对齿轮故障的快速识别。
本文最后采用现场实测的减速器高速轴振动信号作为仿真结果是否正确的判据。实测信号的时域和频域特征与轴平行不对中故障模型的仿真结果基本接近,证明了本文建立的虚拟样机模型的正确性。
This dissertation focuses on the mehthod of mine-used equipment fault simulation, and has respectively built the dynamical models of mine-used heavy load reducer by centralized parameter method and virtual prototyping technology. The dynamic equations deduced by centralized parameter method are hard to solve due to its30DOF and lack of real values of stiffess and damping, while virtual prototyping model is easier to solve.
This dissertation has built the virtual prototyping models of ML3PSF130-type reducer, and determined the suitable contact parameters. Meanwhile, serial models are reconstructed to simulate different fault with varied degree, and then carried out dynamic simulation under same conditions to find the characteristics of different fault. The results are then analyzied statistically, which deduced an error range table to identify gear fault quickly.
At last, this dissertation has also analyzed the real vibration signal from the reducer application spot. The results are in consistent with the characteristic of shaft slight horizontal misalignment which exists in the reducer, and the results are also similar to the corresponding simulation results, thus prove the correctness of the virtual prototyping models built in this dissertation.
本文其次建立了减速器的虚拟样机模型,并确定了合适的齿轮接触参数。在此基础上建立了不同类型及不同程度的故障模型,在相同工况下进行了动力学仿真,得到了绝大部分故障模型对应的特征值。对仿真数据进行统计分析,并按特征频率幅值变化程度,编制了故障类型特征频率幅值偏差等级表,用来对齿轮故障的快速识别。
本文最后采用现场实测的减速器高速轴振动信号作为仿真结果是否正确的判据。实测信号的时域和频域特征与轴平行不对中故障模型的仿真结果基本接近,证明了本文建立的虚拟样机模型的正确性。
This dissertation focuses on the mehthod of mine-used equipment fault simulation, and has respectively built the dynamical models of mine-used heavy load reducer by centralized parameter method and virtual prototyping technology. The dynamic equations deduced by centralized parameter method are hard to solve due to its30DOF and lack of real values of stiffess and damping, while virtual prototyping model is easier to solve.
This dissertation has built the virtual prototyping models of ML3PSF130-type reducer, and determined the suitable contact parameters. Meanwhile, serial models are reconstructed to simulate different fault with varied degree, and then carried out dynamic simulation under same conditions to find the characteristics of different fault. The results are then analyzied statistically, which deduced an error range table to identify gear fault quickly.
At last, this dissertation has also analyzed the real vibration signal from the reducer application spot. The results are in consistent with the characteristic of shaft slight horizontal misalignment which exists in the reducer, and the results are also similar to the corresponding simulation results, thus prove the correctness of the virtual prototyping models built in this dissertation.
引文
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