Les effets de frottement sur les réponses dynamiques des systèmes d'engrenages et le diagnostic de la rupture des dents

Dr. Khaldoun Khalaf Bredh

Université d'Anbar / Faculté d'ingénierie

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21642583.2016.1241728

Pour développer des techniques de diagnostic précises, cette étude se concentre sur les réponses dynamiques du système de transmission d'engrenages y compris les effets de frottement sur le processus de réseau de dents. Un modèle à 8 degrés de liberté a été développé pour inclure les effets des roulements de support, du moteur d'entraînement et du système de charge. De plus, il ne prend pas seulement en compte la rigidité variable dans le temps, mais aussi les forces et les moments variables dans le temps en raison de l'effet de frottement. Ce dernier provoque des réponses vibratoires supplémentaires dans la direction hors ligne de travail Pour montrer l'effet quantitatif du frottement, les réponses vibratoires ont été simulées sous différents coefficients de frottement. Cela montre que l'augmentation de la valeur du coefficient de frottement entraîne une augmentation linéaire presque des caractéristiques vibratoires pour le diagnostic. Cependant, les caractéristiques des réponses de torsion et des réponses principales dans la ligne de travail montrent moins de changements dans le niveau de vibration, tandis que l'augmentation la plus significative se produit dans la direction . De plus, les pics spectraux aux fréquences de rotation et aux bandes latérales sont fortement affectés par de petites défauts de rupture, en particulier lorsqu'on prend en compte l'effet de frottement. En outre, les harmoniques de deuxième et troisième ordre de la fréquence de réseau sont plus affectées que le premier composant harmonique pour tous les mouvements, qui peuvent être des caractéristiques efficaces pour indiquer la dégradation de la lubrification et améliorer les caractéristiques de diagnostic traditionnelles. L'association du modèle dynamique avec le frottement des dents produit des réponses vibratoires cohérentes au changement de frottement en raison de la dégradation de la lubrification. La réponse linéaire est utilisée pour calibrer les paramètres du modèle, en incluant les fréquences de résonance et les rapports d'amortissement pour être compatibles avec la boîte de vitesses industrielle.

Le modèle montre qu'il y a une augmentation allant jusqu'à 2,18 % de la consommation d'énergie en raison du changement du coefficient de frottement, entraînant un couple de frottement résistant supplémentaire. Cependant, l'augmentation maximale des réponses vibratoires dans les pics spectraux peut dépasser 100 %. Cela montre qu'il est beaucoup plus facile d'utiliser les réponses vibratoires pour surveiller directement la consommation d'énergie. Les réponses vibratoires de rotation et de translation peuvent être des indicateurs efficaces des conditions de lubrification, mais les réponses traduites sont plus sensibles bien que les réponses de rotation soient généralement non linéaires.

Les pics spectraux de la réponse vibratoire aux fréquences de rotation caractéristiques et aux fréquences de bande latérale pour diagnostiquer la gravité des défauts de rupture sont influencés par les sources impulsionnelles des excitations de frottement. Les résultats montrent une augmentation significative des pics spectraux à ces caractéristiques lors de l'inclusion de l'effet de frottement. De plus, ces caractéristiques augmentent également considérablement avec la variation de la gravité des défauts de rupture lorsqu'on prend en compte le frottement dans le modèle. Par conséquent, les effets de frottement doivent être pris en compte pour l'analyse des vibrations si c'est une méthode précise pour la détection et le diagnostic.

Mots-clés :

Dents d'engrenage, coefficient de frottement, réponses variables.