شماره مدرك
21234
شماره راهنما
398 گلپايگان
پديد آورنده
درچهپور، جليل
عنوان
عيبيابي جعبهدنده با استفاده از سيگنال ارتعاشي در شرايط عملكرد مختلف
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
طراحي كاربردي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
يازده، 60ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
تحليل ارتعاشات , عيبيابي جعبهدنده , تحليل كپستروم , تحليل اسپكتروم , نمودارهاي قطبي سنكرون
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/18
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
دانشكده
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/21
كد ايرانداك
23243883
چكيده فارسي
جعبهدندهها بهعنوان يكي از اجزاي اصلي ماشينآلات دوار نقش بسزايي در صنايع متنوع ايفا ميكنند. از طرفي، با ظهور الگوريتمهاي هوشمند، پژوهشها به سوي توسعه روشهاي دادهمحور براي تشخيص عيوب و پايش وضعيت مبتني بر تعميرات پيشگويانه حركت كردهاست. اين مطالعه با استفاده از تحليل اسپكتروم، كپستروم و نمودارهاي قطبي ميانگينگيريشده سنكرون، به عنوان ابزارهاي قدرتمند در تحليل ارتعاشات و پايش وضعيت، به عيبيابي در جعبهدندهها با استفاده از دادههاي ارتعاشي ميپردازد. دادههاي خام ارتعاشي مورد نياز از چند پايگاه داده شامل جعبهدنده توربين بادي در محيط آزمايشگاهي و جعبهدنده ژنراتور برق، پمپ رفت و برگشتي و پمپ برج خنككن در شرايط كاركرد آزمايشگاهي و صنعتي در حالتهاي مختلف سالم و معيوب جمعآوري شدند. دادههاي ارتعاشي شامل دادههاي شتاب، سرعت و جابجايي از سنسورهاي نصب شده در نقاط مختلف جعبهدنده هستند كه پس از انجام مراحل پيشپردازش با انتخاب پارامترهاي مناسب، تحليل ميشوند. طيف فركانسي اين جعبهدندهها شامل فركانسهاي درگيري، همراه هارمونيك و باندهاي جانبي متعددي است كه از محورهايي با سرعتهاي مختلف در جعبهدنده ناشي ميشود. پيچيدگي طيف فركانسي تشخيص بصري هارمونيكها و تفسير آن را دشوار و احتمال بروز خطا را بالا ميبرد. در اين پژوهش از توان بالاي تحليل كپستروم براي تشخيص و تفكيك مجموعههاي فركانسي و ريشهيابي باندهاي جانبي در طيف فركانسي استفاده ميشود. بر خلاف ساير روشهاي تحليل حوزه فركانس و زمان نظير تحليل اسپكتروم، نمودار كپستروم حساسيت بسيار كمي به محل نصب سنسور دارد. بررسي موقعيتهاي مختلف نصب حسگر نشان ميدهد كه تغيير محل اندازهگيري ميتواند بهطور قابلتوجهي بر شاخصهاي طيفي عيب تأثير بگذارد، بهگونهاي كه دامنه باندهاي جانبي فركانس درگيري چرخدنده بيش از 64٪ تغيير ميكنند، در حالي كه تغيير متناظر در شاخصهاي كپسترال كمتر از 9٪ است. اين مزيت در كاربردهاي صنعتي كه محدوديت نصب سنسور وجود دارد و يا در مواردي كه اطلاعات دقيق از ساختار داخلي تجهيز موجود نيست، موجب افزايش قابليت اطمينان عيبيابي ميشود. در پايگاههاي داده بررسيشده، تحليل اسپكتروم و كپستروم حضور عيوب مكانيكي را از طريق باندهاي جانبي ظاهرشده و تشخيص فركانسهاي مدولهكننده بهخوبي شناسايي كرد. همچنين نتايج بهدستآمده از نمودار قطبي سيگنال سنكرون، نمايش مكملي از نامتقارني دوراني ناشي از عيب و تغييرات تكرارپذيري ارتعاش را فراهم كرد و موجب بهبود تفسيرپذيري نتايج پايش وضعيت جعبهدنده شد.
چكيده انگليسي
Gearboxes, as one of the key components of rotating machinery, play a significant role across a wide range of industries. With the emergence of intelligent algorithms, research has increasingly shifted toward the development of data-driven methods for fault diagnosis and condition monitoring within predictive maintenance frameworks. This study investigates gearbox fault diagnosis using vibration data, employing spectrum analysis, cepstrum analysis, and synchronous averaged polar plots as powerful tools for vibration analysis and condition monitoring. The required raw vibration data were collected from several databases, including a wind turbine gearbox in a laboratory environment and gearboxes from an electric generator, a reciprocating pump, and a cooling tower pump under laboratory and industial operating conditions, covering various healthy and faulty states. The vibration datasets comprise acceleration, velocity, and displacement signals acquired from sensors mounted at different gearbox locations and are analyzed after appropriate preprocessing and parameter selection. The frequency spectra of these gearboxes consist of gear-meshing frequencies, accompanied by multiple harmonic and sidebands, arising from shafts operating at different speeds within the gearbox. The complexity of the frequency spectrum makes the visual identification and interpretation of harmonics difficult and increases the likelihood of error. In this study, the high capability of cepstrum analysis is utilized to detect and separate frequency families and to identify the roots of sidebands in frequency spectrum. Unlike other time- and frequency-domain vibration analysis methods such as spectrum analysis, the cepstrum plot exhibits very low sensitivity to sensor placement. Investigation of different sensor locations shows that changing the measurement position can significantly affect spectral fault indicators, resulting in more than 64% variation in GMF sidebands amplitude, whereas the corresponding variation in cepstral indicators remains below 9%. This advantage enhances fault diagnosis reliability in industrial applications where sensor installation is constrained or where detailed information about the internal structure of the equipment is unavailable. In the examined databases, spectrum and cepstrum analysis successfully identified the presence of mechanical faults through the sidebands and the detection of modulation frequencies. Furthermore, averaged synchronous polar plots provide a complementary visualization of fault-induced rotational asymmetry and changes in vibration repeatability and improves the interpretability of gearbox condition monitoring.
استاد راهنما
زهرا زماني مياندشتي
استاد داور
مصطفي نصيري , علي لقماني