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外文资料译文（出处：能源和环境国际期刊）
汽车变速箱故障诊断之噪声测量
Sameh M. Metwalley, Nabil Hammad, Shawki A. Abouel-Seoud
哈勒旺大学工学院,埃及开罗
摘要
噪声测量是许多健康监测和诊断旋转机器技术之一,例如变速箱。虽然关于|理解潜在噪音测量监控变速箱的重要研究一直在进行,但这只应用于任何类型的齿轮(正齿齿轮,螺旋等等）。实验室规模的状态监测、单级齿轮箱,代表了汽车真正的齿轮箱,使用非破坏性检验方法获得的处理波形与先进的信号处理技术是当前工作的目的。声发射是用于这一目的。实验装置和仪器存在于细节。重点给出了通过噪声测量信号的处理来提取传统以及小说从监测波形参数可能的诊断价值。参数的进化特性和测试时间选择,突出显示评估和参数是最有趣的诊断行为。目前的工作还反应了包括长期(0-6.0小时)实验叛逃齿轮系统的结果,横向削减范围从0.75毫米到3.0毫米模拟牙齿裂缝。不同的参数记录来自声发射的信号相关的分析,探讨其诊断价值状态监测系统的发展。
版权○2011年国际能源和环境基础,保留所有权利。
关键词:诊断、齿轮传动系统、声压级,平稳信号,故障设备,测量设备,装备条件、监控、维护行动。
1、介绍
声发射是指范围导致结构传递的生成和fluid-borne(液体、气体）传播波由于快速释放来源于材料表面或局部的能量的现象。声发射技术在研究和工业的应用是证据确凿的。关于变速箱,几个调查人员评估了应用声发射技术于诊断和预后。其他的应用在声发射检测在直齿圆柱齿轮弯曲疲劳多指出声发射比振动裂纹扩展和刚度测量更敏感。同样,AE 被发现比振动分析表面破坏的规模更敏感。
2、平稳信号数据分析
文献中机械的故障诊断系统有许多信号处理技术。Case-dependent 知识和调查需要选择合适的信号处理工具。在条件最常见的是波形数据监测振动信号和
声学排放。其他超声信号波形数据,电动机电流、局部放电等。在文献中,有两个主要类别的固定波形数据分析,时域分析和频域分析。
3、时域分析
时域分析是直接基于波形本身的时间计算特征的描述性统计如波形信号。传统的时域分析的意思是峰间隔,标准差,波峰因素和高阶统计量(均方根,偏态、峰态等)。这些特性通常称为时域特性。一个受欢迎的时域分析方法是时间同步平均(TSA)。TSA的想法是使用原始信号的演进统计平均值,以消除或减少噪音和影响
更先进的方法是时域波形数据分析应用时间序列模型,时间序列模型的主要思想是适应波形数据参数模型和提取时间基于该参数模型特性。流行的模型在文|献中使用汽车回归(AR)模型和汽车回归移动平均(ARMA)模型。
在本文中,只有高阶统计量的均方根(RMS)。这个功能通常被称为时域特性。
RS是一种平均的信号,对于离散信号,RMS值定义为:
4、频域分析
频域分析是基于转换后的信号。频域分析比时域分析的优势是能够轻易识别 和隔离某些感兴趣的频率成分。最广泛使用的光谱分析是傅里叶变换(FFT)的意思。频谱分析的主要思想是看看整个光谱或仔细看看感兴趣的某些频率成分,从而提取特征信号。
5、常数比例带宽(CPB）
基本常数之间的选择,绝对带宽和恒定的比例(百分比)带宽是一个固定的百分比调中心频率。常数比例带宽用统一的标准决议一个线性频率刻度,这例如,| 以相同的分辨率和谐波相关组件,分离促进检测谐波模式。然而,线性频率刻度制约了有用的频率范围的限制(最)二十年。
值得特别重视的两个特殊类型的常数比例带宽滤波器,即八度和第三个八度过滤器。因为这些被广泛使用,尤其是声学测量。这样的上极限频率通常是两倍|有限的频率较低,导致70.0%的带宽。
- 测量系统和测试过程
图1:实验装置 图2:BRK 便携式多通道脉冲
图3:Bamp;K 脉冲labshop 图4:齿裂现象
图 1显示了用于齿轮箱测试的实验装置。齿轮箱由两个 2 毫米,压力角20°,64和26 个牙齿,宽40 毫米的螺旋齿轮模块。齿轮的轴是由两个球轴承支持。为了确保适当的润滑,整个系统是固定在一个油池中。变速器是由一个电动马达和电力液压盘式制动器,而速度是衡量照片电探针。布鲁amp;卡亚尔:(b和k) 便携式多通道脉冲型3560-b-x05(图2)与冷凝器1/2-麦克风和前置放大器类型4189-4189在变速箱前壳的中心位置远离套管和地面分别由1.0米和0.50米。b和k 脉冲labshop是测量软件使用7700型分析结果（图3)。各种参数进化在测试期间——从一个代表性的测试装置系统根厚度的减少模拟齿裂纹（图 4)将和详细的研究。许多测试进行相同的配置行为产生类似的参数。人为地用铁丝电火花加工齿轮的齿的根源来创建一个压力浓度,最终导致了传播裂纹。裂缝深度范围从0.75毫米到3.0毫米,厚度几乎0.5毫米。录音每15分钟被收录,总共24段录音(0-6.0h 测试时间),直到终止测试。这种类型的测试首选是为了有机会监视浴破坏模式,即自然裂缝传播。损害是保证通过增加测试周期的剩余的金属的地方牙区域有足够的压力在塑性变形区域。仔细监测SPL反应揭示了一些微妙的变化和增加反应。在最初的几小时,或者'磨合期',当减小负载,所有的反应都略有下降。磨合期之后是长期与很少或没有响应的变化,即稳定时期。最后,常常在失败之前几个小时,普遍认为反应减少的散度期。
表1中提到的五个齿轮与一个小齿轮的使用细节。一个是新的轮,被认为是无缺陷。在其他四个齿轮创建缺陷,并使用电火花控制缺陷的大小。表2中描述了各种缺陷的细节及其视图如图4所示。裂缝的大小大于lmm在实际情况中遇到。允许系统的初始运行一段时间后,声压级信号从安装在测试结构前面的麦克风收入。
表2记录裂纹大小(g4),每15分钟被收录,总共24段录音(0-6.0h 测试持续时间)的结果,直到终止测试。这种类型的测试是首选是为了有机会来监控浴破坏模式,即自然的裂纹扩展。损害是保证通过增加剩余的金属牙区足够的压力在塑性变形区域测试时间的。监测SPL反应揭示了一些微妙的变化和增加反应。
7、结果与讨论
在图5中,健康齿轮速度是每分钟400转,负载是10Nm,在时间域(图5)频域（图5b）声压级(SPL)以1.0 米的位置远离变速箱。这表明高水平在 200Hz -300400Hz-500Hz,600Hz -700Hz(图5 b）的频率范围,而其余频率较低的水平几乎不变。测量上的负载的影响:在400 rpm的速度提出了(图6),1/3-octave|SPL增加随着负载的增加而变小。
8、结论
1-实验方法可以用于诊断能力开发的这项工作。此外,明显的周期性脉冲引起的裂缝牙齿出现在时域和频域,平均在1.3倍频率信号,随着裂缝水平的增加,这些提取特征的重要的诊断信息中牙齿裂缝损伤。
2-FFT技术和高阶统计量的RMS反映声压级(SPL)
这可以成为一个有效的方法来进行预测性维护变速箱。因此经济而又有很好的发展前景。
3-识别变速箱噪声的SPL。当应用于齿轮箱,可准确反应齿轮的状态。甚至从齿轮测试中得到真实的数据。结果看起来有前途。此外,提出了噪声的声压级别(SPL)签名的方法在其他测试平台进行测试。RMS平均值分析可能是一个良好的故障早期检测和表征指标。
4-为了研究人工诱导裂缝损害变速箱的发展,几个小时或几天使用噪声进行了测试和记录了SPL监控,得到的均方根平均计算。在录音中,录音RMS 值的转换时间突出显示反映出变速箱关键操作的变化。
参考文献
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