基于光纖光柵的齒輪運(yùn)行狀態(tài)在線檢測技術(shù)的研究.pdf

1、齒輪是大多旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)不可或缺的主要元件，齒輪在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，如不能及時(shí)采取有效手段，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械事故。因此，研究齒輪運(yùn)行狀態(tài)在線檢測技術(shù)對于保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行和減少齒輪故障帶來的損失具有重要意義。
　　本文在充分調(diào)研齒輪檢測研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用光纖傳感遠(yuǎn)程無源、一纖多點(diǎn)的技術(shù)優(yōu)勢，以齒根彎曲強(qiáng)度為檢測對象，研究基于光纖光柵傳感的齒輪在線檢測技術(shù)，并對齒輪傳動(dòng)的常見故障做了初步的分析與實(shí)驗(yàn)研究。

2、r>　　首先，從理論力學(xué)和材料力學(xué)分析入手，分析齒輪傳動(dòng)時(shí)的受力和應(yīng)變情況；根據(jù)光纖光柵受外界作用的不同，做了相應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變特性分析，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型；結(jié)合齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況，設(shè)計(jì)了三種光纖光柵傳感元件在齒輪上的布置方式（沿齒根平行軸線布置、沿齒根與軸線成夾角布置、齒側(cè)布置），推導(dǎo)了對應(yīng)的齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式。
　　其次，研究了齒根彎曲應(yīng)力檢測方法。根據(jù)所設(shè)計(jì)的光纖光柵在輪齒上的三種布置方式，分別進(jìn)行了靜態(tài)下輪齒加載實(shí)驗(yàn)，

3、結(jié)果表明三種布置方式均能夠準(zhǔn)確測量齒根彎曲應(yīng)力，并具有良好的線性輸出和穩(wěn)定性。通過從復(fù)雜性、靈敏度和誤差三個(gè)方面對三種布置方式進(jìn)行了分析和比較，結(jié)果表明當(dāng)光纖光柵布置在齒側(cè)位置時(shí)，靈敏度和穩(wěn)定性最好，而且更便于實(shí)現(xiàn)在線檢測。
　　最后，進(jìn)行了齒輪運(yùn)行時(shí)齒根彎曲應(yīng)力在線檢測和故障診斷技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究。搭建了齒輪運(yùn)行狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并使用LABVIEW開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)了對齒輪運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。按照齒側(cè)光纖光柵布置