Automobile gearbox diagnostics on the basis of the reference model

• Autorzy: Komorska I.

Warianty tytułu

PL

Diagnozowanie skrzyni biegów w samochodzie na podstawie modelu referencyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A method of diagnostics of the automobile gearbox wearing out is presented in this paper. The procedure can be automatically realised during driving. To be able to perform such diagnostics the reference model of the vibration signal on the basis of the synchronously averaged signal was created for a new gearbox (in a good technical condition). In order to realize the procedure on-board this model must be easily identifiable. A complicated structural model was given up for the simpler model of the abstract vibrations signal. Three ways of modelling were presented: harmonic series, parametric ARMA (Auto Regressive Moving Average) model, and the wavelet model. The current vibration signal is recorded at the determined moment of driving and then compared with the reference model. After each overhaul or exchange of drive system elements the reference model should be identified again. Diagnostics is being done by comparing measures for the reference model and the currently measured - adequately processed - signal. The method was verified in the active experiment performed on the Fiat Punto automobile with a 5-speed gearbox. The described method can constitute the supplementation of on-board automobile system by the mechanical failures of the drive system. This procedure can be broadened by defects of the main gear, differential gear, articulated joints, bearing, engine exhaust valves, and engine head gasket.

PL

W artykule przedstawiono metodę diagnozowania zużycia samochodowej skrzyni biegów. Procedura realizowana może być automatycznie podczas jazdy samochodu. W tym celu dla nowej skrzyni (w dobrym stanie technicznym) tworzony jest model referencyjny sygnału drgań, na bazie sygnału uśrednionego synchronicznie. Aby procedura mogła być realizowana on-board, model musi być łatwo identyfikowalny. Zrezygnowano ze skomplikowanego modelu strukturalnego obiektu na rzecz prostszego modelu abstrakcyjnego sygnału drgań. Przedstawiono trzy sposoby modelowania: ciąg harmonicznych, model parametryczny ARMA i model falkowy. Bieżący sygnał drgań jest rejestrowany w określonym momencie jazdy, a następnie porównywany z modelem referencyjnym. Po każdym re-moncie lub wymianie elementów zespołu napędowego model referencyjny powinien być identyfikowany od nowa. Diagnozowanie następuje przez porównanie miar dla modelu bazowego i sygnału mierzonego na bieżąco oraz odpowiednio przetworzonego. Metoda została zweryfikowana w eksperymencie czynnym przeprowadzonym na samochodzie Fiat Punto z 5-biegową skrzynią biegów. Opisana metoda może stanowić uzupełnienie istniejących systemów pokładowych w samochodach o uszkodzenia mechaniczne zespołu napędowego pojazdu. Procedura może zostać rozszerzona o uszkodzenia przekładni głównej, mechanizmu różnicowego, przegubów, łożysk oraz uszkodzenia zaworów wylotowych silnika i uszczelki głowicy silnika.

Słowa kluczowe

EN

diagnostic model; vibration acceleration signal; gearbox wear; on-board diagnostics; model identification

PL

model diagnostyczny; sygnał przyspieszenia drgań; zużycie skrzyni biegów; diagnostyka pokładowa; identyfikacja modelu

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 31, no. 1
• Strony: 6--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Komorska I.

• Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Radom, Poland,

Bibliografia

• cytowania@=17
• Białasiewicz J.T. 2004, Falki i aproksymacje, 2nd ed. WNT, Warszawa.
• Dąbrowski Z. 1993, The Relationship Signal-Mathematical Model as the Basis of Processing System, Inter-Noise'93, Leuven-Belgium, pp. 901-904.
• Dąbrowski Z., Komorska L, Puchalski A. 2001, Diagnozowanie błędów wykonania i montażu układów wirujących. Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom.
• Dąbrowski Z., Radkowski S., Wilk A. (eds) 2000, Dynamika przekładni zębatych. Badania i symulacja w projektowaniu eksploatacyjnie zorientowanym, Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom.
• Endo H., Randall R.B. 2007, Enhancement of autoregressive model based gear tooth fault detection technqque by the use of minimum entropy deconvolution filter, Mechanical Systems and Signal Processing, 21, pp. 906-919.
• Fakhfakh T., Chaari F., Haddar M. 2005, Numerical and Experimental Analysis of a Gear System with Teeth Defects, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 25, pp. 542-550.
• Janiszowski K. 2002, Identyfikacja modeli parametrycznych w przykładach, Akad. Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa.
• Klekot G. 1992, Simplified kinematic model of the spur gear with involute teeth elaborated for analysis of the gear vibroactivity. Machinę Vibration, manuscript MW9216, Springer Verlag, London.
• Komorska I, 1999, Badanie wpływu błędów montażowych na dynamikę szeregowych układów przeniesienia mocy, Warszawa, Rozprawa doktorska.
• Komorska I. 2011, Vibroacoustic diagnostic model of the vehicle drive system, Wyd. Instytut Technologii Eksploatacji, Radom.
• Komorska I. 2011, Model ofthe vibration signal ofthe vehicle drive system as a diagnostic tool, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, 1(165), vol. 46.
• Lin J., Qu L. 2000, Feature Extraction Based on Morlet Wavelet and Its Application for Mechanical Fault Diagnosis, Journal of Sound and Vibration, 234(1), pp. 135-148.
• Lin J., Zuo MJ. 2003, Gearbox Fault Diagnosis Using Adaptive Wavelet Filter, Mechanical Systems and Signal Processing, 17(6), pp. 1259-1269.
• Miiller L. 1986, Przekładnie zębate - dynamika, WNT, Warszawa.
• Nagwa A., Nabił H., Magdy A. 2008, Dynamic Modeling of Vehicle Gear-box for Early Detection of Localized Tooth Defect, SAE Technical Paper, 2008-01-2630.
• Tian Z., Zuo M.J., Wu S. 2009, Crack propagation assessment for spur gears using model-based analysis and simulation, Journal of Intelligent Manufacturing.
• Wilk A. 1981, Wpływ parametrów technologicznych i konstrukcyjnych na dynamikę przekładni zębatych o zębach prostych. Zeszyty Naukowe Poi. Śląskiej, Mechanika, z. 72, Gliwice, Ph.D. Thesis.