استخراج چیرپلت مورلت سه بعدی بمنظور تشخیص عیوب سیستمهای چرخدنده‌ای

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1118-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
1دانشگاه تبریز-دانشکده مهندسی مکانیک
2دانشگاه تبریز-دانشکده مهندسی تبریز
چکیده
سیگنال‌های ارتعاشی به عنوان ابزاری کلیدی در تشخیص عیب ماشین‌آلات دوار عمل می‌کنند و اطلاعات ارزشمندی در خصوص وضعیت سلامت و عملکرد اجزای مکانیکی ارائه می‌دهند. با وجود پیشرفت‌های موجود در روش‌های تحلیل زمان - فرکانسی، چالش‌های عمده‌ای همچون همپوشانی فرکانسی سیگنال‌ها و حضور نویز شدید در محیط‌های واقعی همچنان مانع تشخیص دقیق می‌شوند. در این پژوهش، روش نوینی تحت عنوان تبدیل چیرپلت مورلت استخراج شده همزمان سه‌بعدی معرفی شده است که سیگنال را در ابعاد زمان، فرکانس و نرخ تغییرات فرکانس (چیرپ ریت) تحلیل می‌کند. این رویکرد نه تنها مقاومت بالاتری نسبت به روش‌های موجود در برابر نویز نشان می‌دهد، بلکه قادر است اجزای فرکانسی با همپوشانی بالا، حتی سیگنالهای دارای منحنی‌های متقاطع در صفحه زمان - فرکانس، را به طور کامل تفکیک نماید. مزایای مذکور در کنار قابلیت تحلیل سیگنال‌های غیرایستا، این روش را به گزینه‌ای ایده‌آل برای عیب‌یابی ماشین‌آلات دوار، به ویژه در مرحله راه‌اندازی تبدیل می‌کند؛ جایی که سرعت متغیر دوران منجر به غیرایستایی سیگنال و سرعت پایین‌تر از سرعت اسمی باعث نزدیکی فرکانس مولفه‌ها شده و نویز صنعتی غالب است. نتایج حاصل از پردازش سیگنالهای شبیه‌سازی شده و سیگنال‌های واقعی اخذ شده از گیربکس دارای عیب چرخدنده نشان‌دهنده عملکرد قابل توجه در تشخیص عیب می‌باشد.
کلیدواژه ها
 
Title
Three-Dimensional Synchro-Extracted Morlet Chirplet Transform in Fault Diagnosis of Gear Systems
Authors
Reza Hassannejad Qadim, Mir Mohammad Ettefagh, Reza Taghizadeh
Abstract
Vibration signals serve as a key tool in fault detection for rotating machinery, providing valuable information regarding the health status and performance of mechanical components. Despite advancements in time-frequency analysis methods, major challenges such as frequency overlap in signals and the presence of severe noise in real-world environments continue to hinder accurate detection. In this study, a novel method titled as Three Three-Dimensional Synchro-Extracted Morlet Chirplet Transform is introduced, which analyzes the signal across the dimensions of time, frequency, and frequency change rate (chirp rate). This approach not only exhibits higher robustness to noise compared to existing methods but also enables complete separation of frequency components with high overlap, including signals with crossing curves in the time-frequency plane. These advantages, combined with the capability to analyze non-stationary signals, render this method an ideal option for fault diagnosis in rotating machinery, particularly during the startup phase—where variable rotational speeds lead to signal non-stationarity, speeds below nominal cause proximity of component frequencies, and industrial noise predominates. Results from processing simulated and real signals acquired from a gearbox with gear faults demonstrate the remarkable performance of this method in fault detection.
Keywords
Frequency overlap, Diagnosis, 3D simultaneous extraction, Chirplet