关键词： 熔融齿轮泵   卡停   滑动轴承   润滑  

摘要： 某厂聚苯乙烯装置的熔融齿轮泵是装置生产关键设备，主要作用是输送熔融物料至造粒机组生产出成品聚苯乙烯物料，在新产品试生产中发生卡停故障直接导致整条生产线停工。本文通过对熔融齿轮泵设备运行原理及工况进行分析，分析出可能造成熔融齿轮泵卡停故障的原因，结合实际工况及运行参数排查，确定卡停故障根本原因，采取有效措施，消除设备故障，排出运行隐患，确保关键设备平稳运行。

关键词： 螺旋伞齿轮   感应加热   热磁耦合   温度场   工艺可靠性  

摘要： 螺旋伞齿轮作为传动系统的关键组成部分,其可靠性成为确保整机安全性的决定性因素。感应热处理能够实现对淬硬层深度和均匀性的调控,同时保持轮齿核心部分的韧性并减少轮齿应力集中,从而提升可靠性。在实际加工过程中可能会出现电磁线圈的磁力线滞留、设备运动与电源波动等现象,影响加热效果的稳定性。研究这些因素对加热质量的影响,对优化加热工艺至关重要。本文根据螺旋伞齿轮的结构特点以及使用要求设计了一种仿形线圈并制订了异步双频感应加热的工艺方案,并基于齿轮表面的温度特性提出工艺可靠性的评估方法。 首先,根据螺旋伞齿轮的结构特点设计了新型感应器并制订感应加热方案,并利用ANSYS APDL语言编写螺旋伞齿轮感应加热数值模拟程序,建立螺旋伞齿轮电磁-热耦合仿真模型,搭建异步双频感应加热实验平台,通过实验验证模型准确性。 其次,通过控制变量法分析了线圈间距、中高频电参数及加热时间对螺旋伞齿轮异步双频感应加热效果的影响。通过仿真数据建立BP神经网络预测模型,并结合Garson算法揭示了各工艺参数对温度均匀性的具体影响。 最后,基于贝叶斯理论,通过整合仿真数据和实验数据的计算,更新了异步双频感应加热不同工艺参数下螺旋伞齿轮加热质量的数据,并据此迭代更新了BP神经网络预测模型。利用更新后的神经网络模型完成了工艺可靠性的精确预测和综合评估,为研究感应加热工艺的控制与优化提供了新的视角。该工艺评估方法为工业应用中实现更高效和可靠的加热处理过程提供理论依据。

关键词： 变厚齿轮与渐开线圆柱齿轮   制造系统误差   相交轴   安装误差   接触特性  

摘要： 渐开线变厚齿轮传动作为空间小交角(小于20°)齿轮传动的主要形式之一,被广泛应用在船舶、汽车以及精密机器人等传动领域。其中由渐开线变厚齿轮与圆柱齿轮组成的相交轴传动能对齿轮轴向位置进行较大范围的调整,有效防止齿轮副出现干涉、卡死等问题。然而在变厚齿轮加工过程中存在一些制造系统误差,会对齿轮形貌产生影响,以及齿轮副的错位装配,造成齿轮副啮合不对中,均会影响后续齿轮接触特性,加剧齿面磨损程度,产生高振动噪声,降低齿轮承载能力。因此,本文基于渐开线变厚齿轮加工原理和空间齿轮啮合原理,分析制造系统误差对变厚齿轮齿面几何的影响,并基于轮齿接触分析(TCA)与承载接触分析(LTCA)研究安装误差和制造系统误差对相交轴变厚齿轮与渐开线圆柱齿轮副接触特性的影响。研究结果对该类型变厚齿轮副的加工制造与啮合性能的优化具有重要学术意义与参考价值。本文主要研究内容如下: (1)根据渐开线变厚齿轮加工原理,综合分析变厚齿轮加工过程存在的误差,建立了含制造系统误差的变厚齿轮齿面数学模型;提出了变厚齿轮齿面几何的计算流程,并分析了制造系统误差对齿轮齿面几何的影响。结果表明,刀具压力角误差主要影响齿轮齿廓方向上的齿面几何变化;齿坯安装角误差与滚刀倾斜角误差影响下的齿面几何主要沿齿宽方向变化,且齿坯安装角误差影响下齿面几何变化对比更为明显。 (2)基于共轭啮合理论,轮齿接触分析理论与相交轴变厚齿轮与渐开线圆柱齿轮副装配关系,推导了齿轮副安装距,建立了含安装误差的齿轮副轮齿接触分析模型,并推导了接触椭圆计算公式,基于TCA研究了制造系统误差与安装误差对齿轮副接触特性的影响。结果表明,齿轮副轴向位置误差对齿轮副接触特性影响极小,轴交角误差与制造系统误差均会造成齿轮副接触不对中,发生偏载,影响齿轮副接触特性。 (3)在Abaqus中建立了含安装误差与制造系统误差的齿轮副承载接触分析模型,对比分析了不同量级的安装误差与制造系统误差对齿轮副承载接触特性的影响。结果表明,齿轮副承载接触特性对齿轮副轴向位置误差敏感性最低,对轴交角误差敏感性最高。制造系统误差均会对齿轮副承载接触特性产生不利影响,影响齿轮啮合性能。

关键词： 高铁齿轮箱   应力波检测   在线监测系统   实时显示   变分模态分解  

摘要： 当前,高铁齿轮箱健康状态监测面临两大难题:第一,由于高铁齿轮箱结构的复杂性和拆卸检修费用的高昂,传统检修方法变得不再理想;其次,在高铁运行的过程中对齿轮箱进行实时在线监测,传统的检测方法会因为检测环境的恶劣导致检测时受到严重的信号干扰。因此,本文提出了一种基于应力波技术的在线监测系统:通过应力波无损检测技术对齿轮箱运行时的信号进行采集,再通过监测系统的转换和传输功能将信号实时显示在监控显示屏中,直观地反映出齿轮箱的健康状态。 对于应力波检测技术,本文首先将其与传统的检测技术如振动监测、温度检测、液压监测等进行各方面比对,突显出了应力波检测技术的优势之处。尤其在高铁齿轮箱运行过程中的检测,应力波检测技术的高灵敏度、避免冲击干扰、低频干扰不敏感和高带宽等特点使得高铁的运行监测有了新的方向。然后,本文基于应力波技术的检测理论基础,进行了应力波信号分析方法的规划。 基于应力波检测技术,本文进行了在线监测系统的设计。首先是在硬件设计,主要包括在Altium Designer平台完成采集卡底板的设计和信号调理板的设计,对应力波传感器采集的模拟信号进行采集、转换和传输。在方案和Layout布局时,结合Ansys进行了电磁干扰、串扰、阻抗连续性等仿真,有效的提高了硬件电路的信噪比以及可靠性。然后,对于下位机软件的设计主要在Keil平台对系统的主控STM32H750XBT6进行程序设计,实现采集和传输功能,且在设计过程中使用实时操作系统UCOS II最大程度实现实时效果,弥补了单片机串行执行任务的不足。最后,是在QT平台进行上位机软件的设计,主要包括用户界面设计、数据传输软件设计以及数据解析软件设计,最终实现检测信号在时域和频域的实时显示。 本文使用了多层小波变换算法、变分模态分解(VMD)信号处理算法以及信号特征值的计算,从时频域和特征值对应力波信号进行了多方面分析比对。 最后,为了验证本文所设计系统的实用性,在某高铁车辆研究所进行了齿轮箱大轴小轴、正反转以及不同转速的数据采集和分析,进一步证明了本文所设计的基于应力波的高铁齿轮箱在线监测系统具有一定的参考价值。