1、第 1 页 共 16 页 中文 4200 字 出处： Eftekharnejad B, Mba D. Seeded fault detection on helical gears with acoustic emissionJ. Applied acoustics, 2013, 70(4): 547-555. 基于声发射螺旋齿轮的晶种故障检测 Babak Eftekharnejad,D.Mba School of Engineering, Cranfield University,SOE-BLD52,Bedford,MK43 0AL,England,UK 摘要： 声发射（）是变速箱等旋转机械
2、健康监测和故障诊断的许多技术中的一种，尽管大量的研究已经证明声发射有适用于直齿轮变速箱的监测上的潜力。这份报告提出了一个实验调查，评估确定的直升机齿轮晶种卡尔缺陷声发射监测的成效；第一个已知的尝试。此外进行振动分析，研究了啮合齿轮晶种缺陷对振动信号的影响。 1.介绍 声发射（）被定义为材料局部内源和 /或表面因能量的迅速释放而导致结构载体和流体（液体，气体）发出弹性波的现象 1。声发射技术在研究和工业上的应用具有良好的记录 2。关于变速 箱，一些研究者已经评估出声发射技术在其诊断和预后上的目的 3-6。其他 7-10用于直齿轮的弯曲疲劳强度声发射检测指出声发射技术在检测裂纹扩展上比振动和硬性测
3、量检测更加灵敏。于是，声发射被认为是一种比振动分析更加敏感的表面规模缺陷的分析技术。 Toutountzakis 等 11，使用了一个背到背试验台，研究声发射对直齿轮晶种缺陷的检测效果。得到的结论是声发射缺陷检测充满困难，并建议进一步实验以实现对影响声发射操作参数的更进一步理解。 Toutountzakis 等 12， Raja Hamzah等 13，和 Tan,Chee Keong 等 14,15研究了诸如速度，转矩和具体的新一代薄膜厚度对直齿轮声发射检测的操作参数的影响。粗略表明声发射的来源于弹流（齿轮的代名词）润滑制度 下。 14 迄今为止，还没有尝试理解螺旋齿轮的声发射机制，也没有打算
4、评估确定这种齿轮缺陷的声发射的能力；考虑到螺旋齿轮应用是变速箱的一个重要组成部分，这在全球范围内令人感到惊讶。我们都知道螺旋齿轮的啮合机制是啮合长度的逐渐增加到逐渐减少，而某一特定直齿齿轮第 2 页 共 16 页 的啮合过程中啮合长度是不变的。这份报告提出了一种评估声发射检测技术对 螺旋齿轮缺陷有效识别的实验研究。此外，对缺陷的逐渐生长进行了探索。 2.实验装置 2.1 测试台 齿轮变速箱试验台采用了背到背式（见图 1）， 1.1KW 马达驱动螺旋（ 214M15）钢制测试齿轮，见表 1.变速箱齿轮用移动齿轮 636 油润滑，见表 2，运行速度 690 rpm。 2.2 仪表 一个宽带声发射传
5、感器（物理声学有限公司， WD 型）被安装在整个声发射测试试验中。声发射传感器用强力胶固定在小齿轮上（图 2）。声发射传感器的响应相对差值在 1kHz 到 100kHz。 图 1.变速箱实验台 第 3 页 共 16 页 表 1 齿轮的测试规范 小齿轮 轮 齿数 51 70 模数 3 3 压力角 20 20 螺旋角 17.5 17.5 接触比 1.7 1.7 工作面宽度 21.5mm 21.5mm 方向 左手 右手 硬度 137Hv30 137Hv30 表面粗糙度 1.327 lm 1.327 lm 分度圆直径 160.65 220.50 尺寸增编 3 3 齿根尺寸 3.75 3.75 表 2
6、油的规范标准 润滑性能 移动齿轮 636 40 的运动粘度 664（ cst） 100 的运动粘度 62.8（ cst） 粘度指数 ASTM 165 密度 ASTM 0.87 图 2. 声发射传感器放置位置 第 4 页 共 16 页 图 3. 数据采集触发机构 声发射传感器的电缆通过一条内有纵向胆管的窄带输入并连接到滑环。滑环（ PH 值 12，互动数码媒体电子有限公司）放置在变数箱尾部测试。声发射在10mhz 时的采集率被记录在一张 32/16 位的数据采集卡上。变速箱轴承座上安装了一个测试范围在 10 至 8000HZ 的加速度计量器。（见图 2）电荷放大器为一块 PersonalDaq3000 外部数据采集板。所有振 动数据记录在一块 10khz 的采集板上。一个 J 型热电偶也放在里面用来观察额定温度从 60 到 850 度的油浴试验温度。 实验的中心旨在评估声发射技术在确定螺旋齿轮
