Gear fault detection using vibration analysis

• Autorzy: Wilk A. , Łazarz B. , Madej H.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie uszkodzeń przekładni na podstawie analizy drgań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article includes results of the team's research work on vibroacoustic diagnostic of gearbox components' faults. A review of simulation and experimental researches that aimed at elaboration of methods which would enable early identification of teeth faults in the form of working surface pitting, spalling of tooth crest, crack at the tooth bottom as well as partial breaking of a tooth, is presented. Assessment of selected methods of processing the vibroacoustic signals during the detection of gear faults has been carried out while faults occur in gear bearings working under various conditions. The initially processed vibration signals analyzed within time and frequency domains constituted a basis for preparation of detection measures that were sensitive to early stages of damage. The measures obtained as a result of simulation and experimental tests were used to construct a set of neuron classifier models to diagnose the type and degree of toothed wheels faults with a validation error below 5%. The achieved qualitative and quantitative conformity of simulation and experimental research results has shown that application of an expanded and identified dynamic model of the gear in a power transmission system enables the acquisition of reliable diagnostic relations.

PL

W artykule zawarto wyniki prac zespołu w zakresie diagnostyki wibroakustycznej uszkodzeń elementów przekładni zębatych. Przedstawiono przegląd badań symulacyjnych i doświadczalnych, których celem było opracowanie metod pozwalających na wczesną identyfikację uszkodzeń zębów w postaci pittingu powierzchni roboczych, wykruszenia wierzchołka, pęknięcia u podstawy zęba oraz częściowego wyłamania zęba. Dokonano oceny efektywności wybranych metod przetwarzania sygnałów wibroakustycznych w procesie wykrywania uszkodzeń kół zębatych przy jednoczesnym występowaniu uszkodzeń łożyskowania przekładni pracujących w różnych warunkach. Wstępnie przetworzone sygnały drganiowe analizowane w dziedzinie czasu i częstotliwości stanowiły podstawę do opracowania miar diagnostycznych wrażliwych na wczesne stadia uszkodzeń. Miary otrzymane w wyniku symulacji oraz badan doświadczalnych wykorzystano do budowy zestawu wzorców klasyfikatora neuronowego diagnozującego rodzaj i stopień uszkodzenia kół przekładni z błędem walidacji poniżej 5%. Uzyskana zgodność jakościowa i ilościowa wyników badań symulacyjnych i doświadczalnych wykazała, że wykorzystanie rozbudowanego i zidentyfikowanego modelu dynamicznego przekładni w układzie napędowym umożliwia pozyskanie wiarygodnych relacji diagnostycznych.

Słowa kluczowe

EN

gearbox; vibration; gear fault; diagnostics

PL

przekładnia zębata; drgania; uszkodzenie kół; diagnostyka

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 3(47)
• Strony: 111--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Wilk A.

autor

Łazarz B.

autor

Madej H.

• Faculty of Transport, Silesian University of Technology, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8,

Bibliografia

• [1] Czech P., Łazarz B., Wojnar G.: Wykrywanie lokalnych uszkodzeń zębów kół przekładni z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych i algorytmów genetycznych. ITE Katowice - Radom 2007.
• [2] Dąbrowski Z.: Różne metody diagnozowania przekładni zębatych na podstawie pomiaru drgań i hałasu. XXII Ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka marzec 1995 r., s. 35÷44.
• [3] Dąbrowski Z., Radkowski S., Wilk A.: Dynamika przekładni zębatych – Badania i symulacja w projektowaniu eksploatacyjnie zorientowanym. Wydawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji w Radomiu Warszawa – Katowice – Radom 2000.
• [4] Lebold M., McClintic K., Campbell R., Byington C., Maynard K.: Review of Vibration Analysis Methods for Gearbox Diagnostics and Prognostics. 54th Meeting of Society for Machinery Failure Prevention Technology, Virginia Beach, VA, May 1-4, 2000, s. 623÷634.
• [5] Łazarz B.: Zidentyfikowany model dynamiczny przekładni zębatej w układzie napędowym jako podstawa projektowania. Wydawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji w Radomiu, Katowice-Radom 2001.
• [6] Łazarz B., Madej H., Wilk A., Figlus T., Wojnar G.: Diagnozowanie złożonych przypadków uszkodzeń przekładni zębatych. ITE Katowice - Radom 2006.
• [7] Łazarz B., Wojnar G.: Detection of Early Stages of Pinion Tooth Chipping in Transmission Gear. Machine Dynamics Problems 2003,vol. 27, No 3, s. 23÷34.
• [8] Łazarz B., Wojnar G.: Model dynamiczny układu napędowego z przekładnią zębatą. XVII Ogólnopolska Konferencja Przekładnie Zębate, Węgierska Górka 09÷11.10.2000r., s. 101÷108.
• [9] Łazarz B., Wojnar G., Czech P.: Wibrometria laserowa i modelowanie  narzędzia współczesnej diagnostyki przekładni zębatych. ITE Katowice - Radom 2007.
• [10] Madej H.: Wykorzystanie sygnału resztkowego drgań w diagnostyce przekładni zębatych. Diagnostyka, vol. 26, 2002, s. 46÷52.
• [11] Müller L.: Przekładnie zębate - dynamika. WNT, Warszawa 1986.
• [12] Stewart R. M.: Some useful data analysis techniques for gearbox diagnostics. Report MHM/R/10/77. Machine Health Monitoring Group. Institute of Sound and Vibration Research. University of Southampton 1977.
• [13] Wilk A., Łazarz B., Madej H.: Metody wczesnego wykrywania uszkodzeń w przekładniach zębatych. Przegląd Mechaniczny, nr 3, 2002, s. 14÷18.
• [14] Wilk A., Łazarz B., Madej H., Wojnar G.: Analiza zmian wibroakustycznych symptomów diagnostycznych w procesach zużyciowych kół zębatych. Materiały XXX Jubileuszowego Ogólnopolskiego Sympozjum Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 03÷08.03.2003 r.