تخمین عمر مفید باقیمانده چرخ دنده ساده با استفاده از سیگنال صوتی و توزیع وایبل

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1070-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1دانشجوی دکتری گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران
2دانشیار گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران
3استاد گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران
4عضو هیأت علمی
چکیده
جعبه دنده یکی از مهمترین قطعات در بسیاری از از ماشین‌آلات پیشرفته از جمله ادوات کشاورزی می‌باشند که عیب‌یابی و تخمین عمر مفید باقیمانده اجزاء آن اخیراً به عنوان یک موضوع مهم مورد توجه محققین و صنایع مختلف قرار گرفته است. روش‌های مختلفی برای تخمین عمر مفید باقیمانده سیستم‌های چرخ‌دنده‌ای وجود دارد که تحلیل سیگنال‌های صوتی یکی از این روش‌های می‌باشد. در پژوهش حاضر به منظور پیش‌بینی باقیمانده عمر مفید چرخ‌دنده به کمک تحلیل صدا با طراحی و ساخت سامانه‌ای به همین منظور اقدام گردید. در همین راستا سامانه به مدت 60 ساعت در دو مرحله تحت فعالیت قرار گرفت. ابتدا و به منظور رفع عیوب احتمالی ناشی از ساخت و مونتاژ سامانه به مدت 10 ساعت بدون بار و پس از آن به مدت 50 ساعت تحت اعمال بار مقاوم بر روی چرخ‌دنده، سامانه تحت فعالیت قرار داشت. پروفیل چرخ‌دنده تحت آزمایش ابتدا و پس از اتمام زمان مد نظر به وسیله CMM اندازه‌گیری شد، و میزان سایش ایجاد شده در پرفیل به میزان 15/0 میلیمتر مشاهده گردید. داده‌های صوتی مربوط به زمان شروع کار تا زمان ایجاد سایش به میزان 15/0 میلیمتر اخذ گردید. با استفاده از میزان تغییر دامنه باندهای جانبی نسبت به تعریف شاخص سلامتی اقدام گردید. با استفاده از روابط مربوط به توزیع وایبل پارامتر شکل معادل 001/1 و پارامتر مقایس معادل 03/27345 محاسبه و پس از آن با استفاده از تابع توزیع جمعی، میزان عمر مفید باقیمانده برای سامانه ساخته شده تا زمان رسیدن میزان سایش به 2/0 میلیمتر، 80 ساعت محاسبه شد.
کلیدواژه ها
 
Title
Estimation of the remaining useful life of a simple gear using acoustic signals and Weibull distribution.
Authors
Mahdi Zamani, Mohammad Abonajmi, Seyed Reza Hassan-Beygi, Ashkan Moosavian
Abstract
The estimation of the remaining useful life (RUL) of gearbox components has become a critical topic in both industrial applications and academic research. Among the various approaches, acoustic signal analysis has emerged as a particularly effective technique for monitoring gear degradation. In the present study, a system was designed and developed for predicting the remaining useful life of gears based on sound analysis. Accordingly, the system was operated for a total of 60 hours in two stages. Initially, in order to eliminate possible defects resulting from manufacturing and assembly, the system was run for 10 hours under no-load conditions. Subsequently, it was operated for 50 hours under a resistive load applied to the gear.The gear profile was measured using a Coordinate Measuring Machine (CMM) both before the test and after the intended operational period. The results indicated a profile wear of 0.15 mm. Acoustic data were collected from the beginning of operation up to the point where the gear wear reached 0.15 mm. A health index was defined based on the variation in sideband amplitude levels. Using the Weibull distribution, the shape parameter was calculated as 1.001 and the scale parameter as 27345.03. Based on the cumulative distribution function, the remaining useful life of the developed system until reaching a wear level of 0.20 mm was estimated to be 80 hours.
Keywords
Acoustic signals, Weibull distribution, Remaining useful life, gearbox