电机—减速器传动系统动力学特性监测理论与试验研究

• 作 者: 徐辉
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 感应电机 减速器 传动系统 参数辨识 机械动力学 动态监测

电机-减速器传动系统是最常用、也是最重要的传动方式之一，被广泛应用于工业、农业、国防、航空航天、交通运输等各个行业的机械设备中。在机械设备运转过程中，传动系统通过电机一联轴器一主动齿轮一从动齿轮的相互联接和啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差、啮合刚度、阻尼等各种因素必然引起机械振动状态(或信号)发生变化，因此，通过研究传动系统的动力学特性，对系统特征做实时的监测和故障预测具有重大意义。
由于现有传动系统检测设备复杂，价格昂贵，且安装维护困难，限制了其在传动系统动力学特性实时检测和故障诊断中的应用。而感应电动机在输出电压一定时电流对其负载转矩具有较大的敏感性，即通过电动机电压、电流的变化可以预测到电机负载转矩的变化，而转矩变化则直接与传动系统动力学特性相关，而且电动机电压电流的检测比较方便。本文以工业搅拌机中的三相感应电机和减速器为研究对象，通过研究感应电机L型电路参数辨识原理，提出了当电机负载转矩恒定相电压不同时，通过相电流、相电压的测量来实现对L型电路的参数辨识；根据L型电路原理，从而进一步实现了感应电机动态负载转矩的预测；通过三相感应电机仿真，获得了定子电压变化与电机定子电流，电机定子相对流和负载转矩关系；通过建立搅拌机减速器动力学模型，设计混凝土搅拌机试验系统，检测与分析搅拌过程中相电压、相电流、电机转速、负载转矩等参数，验证搅拌过程的三阶段理论，电源波动理论，讨论了时变啮合刚度和齿轮磨损对传动系统动力学特性的影响，最终提出了通过检测相电流来达到负载转矩辨识及传动系统故障诊断的目的。