关键词： 风力机齿轮箱   强度校核   失效分析   试验设计方法  

摘要： 为解决目前齿轮箱强度校核及失效分析中无法明确各因素对失效形成的“贡献度”及无法高效开展失效优化的问题,引入统计学分析原理,提出基于试验设计(DOE)技术的强度失效分析方法,利用甘肃某风电场的实测数据开展故障齿轮箱的失效分析与强度校核计算。根据宏观形貌归纳失效形式,基于失效形式的初步判断构建风力机齿轮箱解析模型,开展相应的强度计算,以实际损伤情况验证强度校核结果;在获取失效解析模型的基础上分析了齿轮箱失效的影响因子,基于薄弱环节建立了影响因子与不同失效形式的响应变量多元回归数学模型,明确了因子在各种失效中的影响显著性规律,为后续开展风电齿轮箱失效分析及优化提供了理论依据。

关键词： 采煤机   摇臂齿轮   传动系统   故障动力学  

摘要： 通过建立非线性动力学模型,分别对齿轮啮合故障、磨损故障和断齿故障进行了详细的动力学仿真,并结合时域和频域分析探讨了不同故障状态下的振动特性。实验验证部分搭建了齿轮传动测试平台,采集了不同故障工况下的振动信号,结果表明磨损和断齿故障会显著增加系统振动幅值,且引发频谱中高频谐波的增强。仿真结果与实验数据高度吻合,验证了故障对系统动态性能的影响,为齿轮传动系统故障诊断与维护策略提供了数据支持。

关键词： 机械超结构   齿轮元胞   力学性能   连续可调   减振结构  

摘要： 为拓展机械超结构形式、优化机械超结构动态调节能力,设计出一种微观齿轮单元结构,在二维平面内周期性排列形成超结构。从结构设计原理和稳定性方面对该超结构进行了分析,表明所设计的超结构能够实现力学性能连续、稳定调节。通过有限元模拟的方法分析了这种超结构广泛的力学性能,包括静力学与动力学。研究结果表明,外啮合齿轮胞的弹性模量调节范围超过了10倍,内啮合行星齿轮胞的弹性模量调节范围则超过200倍,其剪切模量也有可观的调节范围;此外,基于齿轮单元的超结构可以实现固有频率与频幅曲线的连续变化,为材料的避振减振设计提供了新的思路。最后,基于这种微观齿轮单元设计出多种减振装置,证明了它在减振与动力学调控的独特优势与广阔应用前景。

关键词： 离散时间傅里叶变换   连续小波变换   齿轮裂纹   啮合刚度   故障诊断  

摘要： 齿轮传动系统在高速重载的工况下,齿根容易发生裂纹,可能引发安全事故。针对这一问题,提出运用连续小波变换(CWT)的方法对齿轮裂纹故障进行诊断。以一对高速重载工况下的齿轮副为研究对象,采用能量法分别计算了完整齿轮副和裂纹齿轮副的啮合刚度,建立了齿轮副的四自由度动力学模型,通过MATLAB仿真分析,获得了齿轮副的加速度振动数据。最后分别运用离散时间傅里叶变换(DFT)和CWT对振动数据进行了时-频域的转换。结果表明:CWT对齿轮裂纹故障的诊断效果优于DFT,其优势在于对齿轮传动系统时-频域内可实时监测;频率幅值的周期性变化特征明显;可获取裂纹齿轮啮合的时间信息。

关键词： 风电机组   状态评估   SCADA系统   预测分析   神经网络  

摘要： 为了科学合理地反映风电机组齿轮箱运行状态,提出一种基于Vine-Copula模型和双向长短期记忆(BiLSTM)算法的风电机组齿轮箱健康状态评估模型。首先,通过Vine-Copula模型分析数据采集与监视控制(SCADA)系统中各相关状态参数之间的耦合特性,然后利用BiLSTM算法构建健康状态下的标准残差,用于评估风电机组齿轮箱的健康状况。最后,使用实时数据计算残差值并与健康状态下的标准残差值进行比较,利用马氏距离来度量两者之间的差异,并结合健康指数对风电机组齿轮箱的状态等级划分4个等级(优秀、正常、注意和恶劣)。结果表明:针对某风电场发生故障时不同工况的实际数据进行验证,对于不同工况下风电机组齿轮箱油温超温状态,该模型可提前90和1186 min进行故障预警,实现对风电机组齿轮箱运行健康状态的评估。

关键词： 曲柄压力机   椭圆齿轮   运动特性   偏心率  

摘要： 为满足曲柄压力机冲头工作性能要求,提出一种基于椭圆齿轮与曲柄滑块机构组合的驱动机构方案。建立该椭圆齿轮曲柄压力机运动学模型,通过Matlab仿真分析椭圆齿轮偏心率、曲柄安装角及曲柄连杆长度比等参数对曲柄压力机滑块速度、加速度以及急回特性的影响规律,从而优化压力机冲头输出特性,为选择符合不同冲压工艺要求的椭圆齿轮压力机设计参数提供参考。

关键词： 相对曲率   直齿轮设计   啮合过程   应力分析  

摘要： 直齿轮啮合点的相对曲率是齿廓的关键几何参数之一,对齿轮应力分布和啮合刚度有着显著影响。从等相对曲率(Constant Relative Curvature,CRC)齿轮的相关研究出发,基于考虑齿轮时变啮合特性的相对曲率控制策略,构建了3种非渐开线直齿轮齿廓,并对其进行啮合仿真,分析了相对曲率控制对齿轮最大接触应力、最大弯曲应力及啮合刚度的影响,验证了控制策略的有效性,为基于相对曲率控制的直齿轮设计提供了一定的参考。

关键词： 采煤机截割部   齿轮传动   热行为   有限元分析   综合修形  

摘要： 齿轮传动是采煤机截割部中的主要传动形式,在长时间运行过程中会产生较多热量,引发齿轮热变形和热失效。针对这一问题,研究了齿轮的热行为,利用MATLAB确定热边界条件,基于ANSYS对齿轮进行稳态热分析,以降低齿面最大接触温度为目标,对齿轮进行了齿向齿廓综合修形。结果表明,综合修形能改善齿轮表面载荷分布,使齿轮高温区从齿根、齿顶向齿廓中部移动,提高齿轮抗胶合能力。研究结果对齿轮热分析和齿轮修形设计具有重要的指导意义。

关键词： 非圆齿轮   动力学仿真   啮合特性   范成法  

摘要： 介绍一种基于Matlab和UG的非圆齿轮设计建模方法,即根据椭圆齿轮的通用节曲线方程计算得出满足要求的非圆齿轮副设计参数,根据齿轮啮合原理及范成法成形原理模拟非圆齿轮的插齿加工过程,建立非圆齿轮的三维模型并检验该模型的可靠性。使用Admas对非圆齿轮在不同工况下的啮合特性进行动力学仿真分析。结果表明:非圆齿轮轮齿间啮合力随时间呈周期性变化,啮合力随啮合点距主动轮转轴的距离增大而增大;负载与啮合力成正比,转速与啮合力变化周期成反比;啮合力波动幅度随负载增大而增大,波动频率与转速成正比。

关键词： 故障诊断   齿轮箱   融合特征   无量纲指标   随机森林   LSTM神经网络  

摘要： 齿轮箱故障的振动信号具有非线性、非平稳性,再加上齿轮箱运行工况复杂的特点,导致传统的信号处理方法难以有效提取齿轮箱故障特征,严重影响传动精度和设备运行安全。基于此,本文研究振动信号无量纲指标与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)信息熵进行特征融合的方法,并利用随机森林(Random Forest, RF)对不同特征之间的重要性进行比较、排序,有效克服信息冗余,同时将新构建的样本集作为输入,对LSTM(Long Short-Term Memory)神经网络进行训练,实现对齿轮箱不同局部故障的有效识别。并利用东南大学实验数据验证所提方法的有效性,通过与其他方法对比证明本文所提方法具有计算效率高和识别精度高的特点,可为齿轮箱的智能诊断提供新的实践和方法基础。