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基于小波与感应电机电流的齿轮箱系统故障诊断

作　者: 白天驹
导　师: 赵春雨
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 小波分析齿轮箱传动系统故障诊断电流信号
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
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内容摘要

齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件,在金属切削机床、航空、电力系统、农业机械、运输机械、冶金机械等现代工业设备中得到了广泛的应用。在今天科学技术迅速发展的时代,机械装备向着大型化、高效率、高强度、自动化、高性能的方向发展,齿轮传动失效形式相对比较复杂,故障形式也多种多样,因此对齿轮传动系统的运行状态进行实时检测具有重要的实际意义和重要价值。在齿轮故障监测与诊断中,振动测试是采集故障信号的基本手段。但在实际应用中,由于传感器安装难度较大等不便因素,想获得很好的振动信号并不容易。近些年来,由于电动机无速度传感器技术的发展,利用电动机电流对齿轮传动系统进行监控和故障诊断成为了一个新兴的热点。感应电动机电流信号可以很好的反映系统外负载的动态特性,通过不同的电流值可以预测外负载的动态特性.本文介绍了齿轮故障的机理和基于感应电机电流进行齿轮箱故障诊断的例子。着重讨论了两种感应电机电流信号分析方法：方法一是电流有效值分析法,对其理论进行推导研究,并进行实验,说明了电机电流的频率和幅值与负载存在联系,再采用小波分析技术对其实验数据进行分析,效果更加明显。方法二是同步坐标系下的电流分量分析法,通过在任意坐标系(d,q)下,建立感应电机驱动齿轮传动系统的联合加载小信号模型,并给出了系统递函数的表达式。在理论上说明了电动机的电流信号可以反映系统的动态特性,通过小波分析说明负载转矩与电机电流的关系。从而证实可以利用电动机电流信号进行齿轮箱故障诊断。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 齿轮箱故障诊断的重要意义  10
  1.2 机械系统故障诊断技术的应用与发展  10-12
    1.2.1 齿轮箱故障诊断技术  10-12
    1.2.2 基于电机电流法的故障诊断  12
  1.3 小波分析方法在齿轮箱故障诊断中的应用现状  12-14
  1.4 课题研究的主要问题  14-16
第2章齿轮箱故障的电流信号分析法  16-29
  2.1 齿轮箱故障机理  16-24
    2.1.1 齿轮箱振动的频谱特性  17-22
    2.1.2 齿轮箱典型故障振动信号特性  22-24
  2.2 电流信号分析法  24-27
  2.3 本章小结  27-29
第3章电流有效值分析方法  29-44
  3.1 电流有效值法  29-31
  3.2 实验结果与讨论  31-33
  3.3 小波法  33-37
    3.3.1 连续小波变换  33-35
    3.3.2 离散小波变换  35-36
    3.3.3 小波分析故障诊断的基本原理  36-37
    3.3.4 基于Matlab小波工具箱的分析方法  37
  3.4 数据分析  37-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章同步坐标系下的电流分量分析方法  44-55
  4.1 电机驱动齿轮箱传动系统简介  44
  4.2 小信号电机驱动系统模型  44-54
    4.2.1 机械系统联接模型  44-46
    4.2.2 感应电机小信号模型  46-53
    4.2.3 联合加载小信号电机模型  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第5章传动系统动力学特性试验研究  55-71
  5.1 实验台的组成  55-57
  5.2 电动机电流电压在同步电压坐标系下的仿真试验  57-59
  5.3 试验结果分析  59-71
    5.3.1 检测系统号分析处理  59-62
    5.3.2 多工况检测结果比较  62-67
    5.3.3 电流信号小波分析  67-71
第6章结论与展望  71-73
  6.1 结论  71-72
  6.2 展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76

基于小波与感应电机电流的齿轮箱系统故障诊断

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