مقایسهی ارتعاش عرضی و پیچشی در تشخیص عیب ترک چرخدنده ساده در سرعتها مختلف

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)

کد مقاله : 1069-ISAV2022 (R1)

نویسندگان

علیرضا غلامی جلال آباد ، احمد ذوالفقاری ، علی لقمانی

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

عیبیابی جعبه دندهها به کمک ارتعاشات از رایج ترین روشهای مورد استفاده در صنعت میباشد که شامل دو نوع ارتعاش عرضی و ارتعاش پیچشی میباشد. هدف این پژوهش ارزیابی ارتعاش پیچشی در مقایسه با ارتعاش عرضی برای تشخیص عیب ترک در دندانهی چرخدنده میباشد. در این پژوهش ابتدا توسط انرژی پتانسیل، سختی درگیری جفت چرخدنده در حالت سالم و ترکدار محاسبه و با روش پارامتر فشرده مدلسازی دینامیکی انجام میپذیرد. در ادامه ارتعاشات عرضی و پیچشی استخراج شده از شبیه سازی جعبه دنده، در حوزه زمان و فرکانس مورد تحلیل قرار میگیرد. در حوزه زمان با استفاده از شاخصهای کشیدگی، ریشه میانگین مربعات و فاکتور کرست، سیگنال ارتعاشات مورد ارزیابی قرار گرفته و حساسیت بیشتر ارتعاش پیچشی در عیبیابی نشان داده شده است. در حوزهی فرکانس نیز، سیگنال ارتعاش پیچشی در حالت ترکهای مختلف و همچنین در سرعتهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. نتایج تحلیل در حوزه فرکانس نشان میدهد به دلیل وابستگی زیاد ارتعاش عرضی به سرعت جعبه دنده، ارتعاش پیچشی در سرعتهای پایین گزینه بهتری برای عیب یابی ترک در جعبه دنده میباشد.

کلیدواژه ها

تشخیص عیب ترک؛ جعبه دنده؛ ارتعاش پیچشی؛ ارتعاش عرضی

موضوعات

Damage / crack modeling and detection

Title

Comparison of lateral and torsional vibrations using for crack detection of spur gears in various speeds

Authors

Alireza Gholami Jalal Abad, Ahmand Zolfaghari, Ali Loghmani

Abstract

Fault diagnosis of gearboxes using vibrations is one of the most common methods used in the industry, which includes two types of lateral and torsional vibration. The purpose of this research is to evaluate torsional vibration compared to lateral vibration to diagnose the crack defect in gear teeth. In this research, firstly, the gear mesh stiffness in healthy and cracked conditions are calculated and dynamic modeling is derived using lumped parameter method. In the following, the lateral and torsional vibrations extracted from the gearbox simulation are analyzed in the time and frequency domain. In the time domain, the vibration signal is evaluated by using Kurtosis indices, root mean square and crest factor, and the greater sensitivity of torsional vibration in troubleshooting has been shown. In the frequency domain, the torsional vibration signal has been evaluated in the presence of different cracks as well as at different speeds. The results of the analysis in the frequency domain demonstrate that due to the high dependence of lateral vibration on the speed of the gearbox, torsional vibration at low speeds is a better tool for diagnosing cracks in the gearbox.

Keywords

Crack fault detection, gearbox, torsional vibration, lateral vibration

مراجع

<div class="page" title="Page 8"> <div class="layoutArea"> <div class="column"><ol dir="ltr"> <li> A. Parey, M. El Badaoui, F. Guillet, and N. Tandon, "Dynamic modelling of spur gear pair and application of empirical mode decomposition-based statistical analysis for early detection of localized tooth defect," Journal of sound and vibration, vol. 294, no. 3, pp. 547-561, 2006. </li> <li> D. Yang and J. Lin, "Hertzian damping, tooth friction and bending elasticity in gear impact dynamics," 1987. </li> <li> S. Wu, M. J. Zuo, and A. Parey, "Simulation of spur gear dynamics and estimation of fault growth," Journal of Sound and Vibration, vol. 317, no. 3-5, pp. 608-624, 2008. </li> <li> J. Wu, Y. Yang, X. Yang, and J. Cheng, "Fault feature analysis of cracked gear based on LOD and analytical-FE method," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 98, pp. 951-967, 2018. </li> <li> S. Xue and I. Howard, "Torsional vibration signal analysis as a diagnostic tool for planetary gear fault detection," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 100, pp. 706-728, 2018. </li> <li> O. Doğan and F. Karpat, "Crack detection for spur gears with asymmetric teeth based on the dynamic transmission error," Mechanism and Machine Theory, vol. 133, pp. 417-431, 2019. </li> <li> X. Tian, M. J. Zuo, and K. R. Fyfe, "Analysis of the vibration response of a gearbox with gear tooth faults," in ASME international mechanical engineering congress and exposition, 2004, vol. 47063, pp. 785-793. </li> <li> X. Liang, M. J. Zuo, and M. Pandey, "Analytically evaluating the influence of crack on the mesh stiffness of a planetary gear set," Mechanism and Machine Theory, vol. 76, pp. 20-38, 2014. </li> <li> X. Liang, M. J. Zuo, and M. R. Hoseini, "Vibration signal modeling of a planetary gear set for tooth crack detection," Engineering Failure Analysis, vol. 48, pp. 185-200, 2015. </li> <li> H. Ma, X. Pang, R. Feng, R. Song, and B. Wen, "Fault features analysis of cracked gear considering the effects of the extended tooth contact," Engineering Failure Analysis, vol. 48, pp. 105-120, 2015. </li> </ol></div> </div> </div>