شماره ركورد
34888
پديد آورنده
فرشاد نيكساي پورمهرام
عنوان
پايش وضعيت ارتعاشي جعبهدنده موتور كشش لكوموتيو با استفاده از مدلسازي ديناميكي غيرخطي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي ماشينهاي ريلي
سال تحصيل
1394
تاريخ دفاع
1404/10/14
استاد راهنما
دكتر رضواني
استاد مشاور
دكتر اوحدي
دانشكده
راه آهن
چكيده
چرخدندههاي انتقال قدرت يكي از اجزاي مهم و كليدي در لكوموتيوها هستند كه وظيفه انتقال نيرو از موتور كشش لكوموتيو به چرخها را بر عهده دارد و عملكرد ديناميكي آنها اثر مستقيمي بر عملكرد لكوموتيو و قطار دارد. در اين ميان خرابيهاي چرخدنده پينيون مانند شكست دندانه و يا كندگي دندانه كه حجم قابلتوجهي از دلايل توقف لكوموتيو را تشكيل ميدهند، تأثير مخربي بر عملكرد ديناميكي و قابليت اطمينان لكوموتيو گذاشته بهطوريكه حتي در مواردي ميتواند باعث خروج از ريل شود. به همين منظور تشخيص خرابي در مراحل اوليه شناسايي بهمنظور افزايش دسترسپذيري و قابليت اطمينان لكوموتيوها از اهميت بالايي برخوردار ميباشد. در اين راستا با بررسي خرابيهاي رخداده در صنعت، دو خرابي پرتكرار "كندگيهاي متعدد بر روي دندانههاي متعدد" و "همزماني خرابي كندگي و لبپريدگي" براي مطالعه انتخاب شد. باتوجهبه بررسي متون علمي و مطالعات انجام شده، همزماني خرابيهاي كندگي و لب پريدگي تا كنون انجام نشده و مدلسازي اين نوع خرابي و بررسي امكان شناسايي آن، نوآوري اين پژوهش است. براي اين منظور، ابتدا سختي درگيري به عنوان تحريك داخلي اصلي مدل براي حالتهاي سالم، خرابي كندگي و همزمان خرابي كندگي و لبپريدگي با استفاده از روش انرژي پتانسيل محاسبه شده است. سپس با استفاده از مدل دقيق ديناميكي جعبهدنده انتقال قدرت و با درنظرگرفتن سختي درگيريهاي محاسبه شده، پاسخ ارتعاشي چرخدنده در سناريوهاي مختلف خرابي مشخص ميشود. باتوجهبه عدم توانايي شناسايي خرابي از پاسخهاي ارتعاشي محاسبه شده در حوزه زمان و فركانس، از پارامترهاي آماري بهعنوان ابزار تشخيص خرابي بر روي سيگنالهاي حوزه زمان و حوزه فركانس استفاده شده و نتايج بررسي و تحليل شده است. با توجه به حساسيت ويژگيها ي آماري و نحوه تغيير آنها با رشد خرابي، آشكار شد كه شاخص هاي آماري گشتاور مركزي مرتبه چهارم و چولگي در حوزه زمان و شاخص M8A در حوزه فركانس براي نشان دادن رشد خرابي كندگي بر روي دندانه ها، بيشترين حساسيت را داشته اند و شاخص هاي آماري ضريب قله و ضريب لقي در حوزه زمان و M8A* وM6A* در حوزه فركانس بيشترين حساسيت را در هم زماني خرابي هاي كندگي و لب پريدگي نشان ميدهند. در انتها بهمنظور صحهگذاري نتايج بدست آمده، پارامترهاي آماري منتخب از قسمت مدلسازي را بر روي سيگنالهاي بهدستآمده از آزمون تجربي براي چرخدندههاي خراب اعمال نموده و حساسيت و توانايي آنها را براي تشخيص خرابي با نتايج تئوري مقايسه ميشود. نتايج بهدستآمده نشان داد كه شاخص هاي آماري منتخب توانايي مناسبي در تشخيص خرابي و رشد آن دارند. بر همين اساس مي توان گفت نتايج بدست آمده توسط آزمون تجربي، انطباق خوبي با نتايج حاصل از بخش مدلسازي را نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/12
عنوان به انگليسي
Vibration condition monitoring of locomotive traction motor gearbox using nonlinear dynamic modeling
تاريخ بهره برداري
6/1/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرشاد نيكساي پورمهرام
چكيده به لاتين
Power transmission gears are one of the most important and key components in locomotives, responsible for transmitting power from the locomotiveʹs traction motor to the wheels and their dynamic performance has a direct impact on the performance of the locomotive and the train. Meanwhile, pinion failures, such as tooth breakage or tooth pitting, which constitute a significant number of reasons for locomotive failure, can affect vehicle dynamics and reduce the systemʹs safety and reliability and in more severe cases, it can even cause derailment of trains. For this reason, efforts should be made to diagnose the failure in such a way that the failure is identified in the early stages and prevents the failure growth. In this regard, by examining failures that occurred in the industry, two frequent failure scenarios were selected for study: "multiple chippings on multiple teeth" and "simultaneous chipping and pitting on a tooth". It is the purpose of this research to investigate these defects and their possible coincidence. According to the literature review, concurrent failures has not been done so far, and modeling the simultaneity of failure and its identification is the innovation of this research. The time-variant mesh stiffness is considered the primary internal excitation in the dynamics of the gear system. Therefore, the mesh stiffness for the healthy tooth, chipping failure, and simultaneous chipping and pitting failure was calculated using the potential energy method. Then, using an accurate dynamic model of the power transmission gearbox and the calculated mesh stiffness, The vibration response of the gear is determined for different failure scenarios. Due to the inability to identify fialure from vibration responses in the time and frequency domains, statistical parameters were used as a tool for detecting fialure, and the results were analyzed. Considering the sensitivity of statistical features and how they change with the growth of damage, it was revealed that the the fourth-order central moment and skewness in the time domain and the M8A index in the frequency domain had the highest sensitivity to indicate the growth of pitting on the teeth, and the statistical indices of the clearance factor and the crest factor in the time domain and M8A* and M6A* in the frequency domain showed the highest sensitivity to simultaneous chipping and pitting failure. Finally, for validation, the selected statistical parameters from the modeling section are applied to the signals obtained from the experimental test on damaged gears and their sensitivity and ability to detect failure are compared with the theoretical results. The results showed that the selected statistical indicators have a good ability to detect damage and its growth. Accordingly, the experimental results show a good agreement with the results obtained from the modeling section.
كليدواژه هاي فارسي
پايش وضعيت , چرخ دنده انتقال قدرت , مدلسازي ديناميكي , تحليل ارتعاشي , پارامترهاي آماري
كليدواژه هاي لاتين
condition monitoring , locomotive power transmission gear , dynamic modeling , vibration analysis , statistical parameters
Author
Farshad Niksai
SuperVisor
Dr. M.A. Rezvani