Разработка методики виброакустической оценки нагруженности и дефектов коробок передач колесных машин

• Автор: Лелиовский, Константин Ярославич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 252 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Нормативные документы, регламентирующие виброакусти-

ческие параметры силовых агрегатов

1.2 Методы виброакустический оценки технического состояния

1.3 Аппаратное обеспечение вибродиагностических систем

1.4 Анализ факторов, определяющих уровень вибрации коробок

передач транспортно - технологических машин

1.4.1 Влияние работы соседних агрегатов
1.4.2 Влияние дисбаланса вращающихся деталей
1.4.3 Влияние неравномерности распределения нагрузки по телам
качения подшипников на колебания валов коробок передач
1.4.4 Влияние дефектов изготовления и монтажа подшипников
1.4.5 Влияние дефектов износа поверхности качения
1.4.6 Анализ влияния вибрации, создаваемой силами трения в
подшипниках
1.4.7 Влияние повреждений и дефектов зубчатых колес на вибрации коробок передач
1.4.7.1 Влияние абразивного износа боковых поверхностей зубьев
1.4.7.2 Влияние выкрашивания боковых поверхностей зубьев
1.4.7.3 Влияние трещины и поломки зубьев
1.4.7.4 Влияние заедания зубчатых колес
1.4.7.5 Влияние нарушения режима смазки в зубчатом зацеплении
1.4.7.6 Влияние бокового зазора в зацеплении
1.4.7.7 Влияние прекоса осей валов коробки передач
1.4.7.8 Влияние коэффициента осевого перекрытия
1.5 Постановка задач исследования и выводы
2 ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ И
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НА НЕЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗМУЩЕНИЯ
2.1 Системный подход к решению задач исследования
2.1.1 Общие положения подхода
2.1.2 Системный подход к решению задач виброакустической
оценки технического состояния коробок передач колесных машин
2.1.3 Трансмиссия, как динамическая колебательная система автомобиля, движущегося по дороге
2.2 Эквивалентная динамическая модель функционального элемента коробки передач

2.3 Основы спектрально - корреляционного анализа виброаку-
стического сигнала коробки передач
2.4 Оценка нелинейности виброакустического процесса
2.5 Оценка влияния моментов сил внешнего воздействия на па-
раметры эквивалентной динамической модели функционального элемента коробки передач
2.5.1 Математическая модель моментов внешних сил, действующих со стороны двигателя
2.5.2 Математическая модель моментов внешних сил, действующих со стороны дороги
Выводы
3. АНАЛИЗ И РАСЧЕТ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ И ПАРАМЕТРОВ ВОЗМУЩЕНИЯ ЧИСЛЕННЫМИ МЕТОДАМИ
3.1 Определение значений крутящего момента на входе в трансмиссию, возникающих в связи с работой двигателя
3.2 Определение значений нагружающего момента, возникающего в связи с движением автомобиля по дороге
3.3 Геометрические и технические характеристики исследуемых
коробок передач
3.4 Массо — инерционные и упруго - жесткостные параметры
шестерен исследуемых коробок передач
3.5 Расчет эквивалентной динамической модели функционального элемента коробки передачи численными методами
3.5.1 Расчет действующих при работе сил, вызванных возмущающими факторами
3.5.2 Расчет спектральных характеристик конструкционных и экс-
плутационных дефектов и повреждений
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОАКУ-
СТИЧЕКОГО СИГНАЛА КОРОБОК ПЕРЕДАЧ
4.1 Получение спектральных характеристик виброакустического
сигнала исследуемой коробки передач
4.1.1 Спектральные характеристики виброакустического сигнала
элементов исследуемой коробки передач находящихся в исправном состоянии
4.1.2 Спектральные характеристики виброакустического сигнала
дефектных элементов исследуемой коробки передач
4.1.3 Определение технического состояния коробки передач по
виброакустическим характеристикам
4.2 Оценка технического состояния коробки передач по виброа-
кустическим характеристикам при помощи нейронных сетей

Выводы
5 Пути совершенствования исследуемых коробок передач по
виброакустическим характеристикам работы
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1 Справочно-информационные таблицы
2 Общий вид подшипников, устанавливаемых на исследуемые
пятиступенчатые коробки передач
3 Г рафики суммарных возмущающих сил на передачах
4 Описание программы и методики проведения экспериментальных исследований
5 Описание и технические характеристики приборов для.проведения экспериментальных исследований
6 Исследуемые коробки передач и их элементы
7 Акты внедрения

1.4.5 Влияние дефектов износа поверхности качения.
Дефекты износа поверхности качения подшипников оказывают влияние на низкочастотные и высокочастотные составляющие вибрации коробок передач. Влияние на высокочастотные составляющие заключается не только в том, что в процессе изнашивания увеличивается коэффициент трения качения и интенсивность случайной вибрации, создаваемой силами трения, но и в том, что при взаимодействии дефектных поверхностей качения возникают периодические удары, сопровождающиеся ростом интенсивности сигнала, как на высших гармониках, так и на его случайных составляющих [133]. Влияние изнашивания на низкочастотную вибрацию подшипников качения, (и агрегата в целом), проявляется на фоне других дефектов изготовления не сразу, а лишь после того, как величина изнашивания превысит некое предельное значение, т.е. на одном из последних этапов эксплуатации подшипника, характеризуемого высокой скоростью износа. Сложный состав спектра возбуждающих сил может привести к тому, что из-за резонансов отдельных узлов коробки передач интенсивность гармоник вибрации, создаваемых силами ударного возбуждения и совпадающих с резонансными частотами, резко возрастает и может быть определяющей в общем уровене вибрации [51]. Таким образом, основным признаком, по которому можно отличить низкочастотную вибрацию подшипника с дефектами износа от вибрации подшипника с дефектами изготовления, является рост интенсивности проявления высших гармоник одних и тех же составляющих вибрации при развитых дефектах износа.
Вынуждающие вибрации силы, возникающие при сложных износах, когда дефекты развиваются одновременно на нескольких поверхностях качения, имеют гораздо более сложную структуру. Сочетание нескольких дефектов часто приводит к появлению вибрации с комбинационными, а также субгармоническими частотами. Так, при раковинах на внешнем и внутреннем кольцах подшипника с радиальной статической нагрузкой возникают составляющие не только с частотами, кратными частотам неуравновешенности вала и частотам вращения нагру-