مقایسه ارتعاشات عرضی و پیچشی جعبه‌دنده یک مرحله‌ای در تشخیص عیب ترک در سرعت‌های مختلف

عیب یابی جعبه دنده ها به کمک ارتعاشات از رایج ترین روش های مورد استفاده در صنعت است که این امر با تحلیل سیگنال های اندازه گیری شده از دو روش عرضی و پیچشی صورت می گیرد. هدف این پژوهش تحلیل حوزه زمان و فرکانس سیگنال ارتعاش پیچشی در مقایسه با سیگنال ارتعاش عرضی حاصل از جعبه دنده در سرعت های مختلف است و به دنبال آن مشخص کردن مزیت سیگنال ارتعاش پیچشی برای تشخیص عیوب موضعی جعبه دنده ای که در سرعت‌های مختلف کار می کند، است. به همین منظور، در پژوهش حاضر سفتی درگیری متغیر با زمان جفت چرخ دنده مورد استفاده در معادلات دینامیکی به روش انرژی پتانسیل برای دندانه سالم و معیوب استخراج شده است. سپس معادلات دینامیکی سیستم به روش پارامتر فشرده استخراج شده و با استفاده از آنها سیگنال های ارتعاش عرضی و پیچشی جعبه دنده شبیه سازی شده است. در ادامه پاسخ ارتعاش حاصل از حل معادلات برای سرعت های مختلف در حوزه زمان و فرکانس مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان داد که دامنه ی اجزای فرکانسی شامل فرکانس درگیری و باند های جانبی سیگنال ارتعاش عرضی به سرعت کارکرد جعبه دنده وابستگی زیاد دارد. به‌طوری که با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش عرضی تغییر می کند ولی برای سیگنال ارتعاش پیچشی با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش تغییرات کمی دارد. این مسئله در فرایند تشخیص عیب اهمیت پیدا می کند. به‌طوری که با استفاده از سیگنال ارتعاش پیچشی، می توان رشد عیب را در سرعت های مختلف سیستم بهتر از سیگنال ارتعاش عرضی بررسی کرد.

comparison of transverse and torsional vibrations of a one-stage gearbox in fault diagnosis of crack defects in different speeds

fault diagnosis of gearboxes using vibrations is one of the most common methods in industry, which is performed by measuring and analyzing the transverse or torsional signals. the purpose of this research is to analyze the torsional vibration signals in time and frequency domain in comparison with the transverse vibration signals at different speeds, and then to determine the advantage of the torsional vibration signals for detecting the crack defect of the gearbox. to this end, the time-varying mesh stiffness of the gear pair has been extracted using the potential energy method for healthy and defective teeth. then, the dynamic equations of the system are derived by the lumped parameter method and the transverse and torsional vibration signals of the gearbox are obtained. in the following, the vibration signals at different speeds has been analyzed in the time and frequency domain. the results show that the amplitude of frequency components, including mesh frequency and side bands, in the transverse vibration signal, is highly dependent on the working speed of the gearbox. however, by speed change, the torsional vibration signal, the vibration amplitudes at the mentioned components have little changes. this issue becomes important in the fault diagnosis process. therefore, by using the torsional vibration signal, it is possible to survey the defect growth at different speeds (specially low speeds) of the system better than the transverse vibration signal.