بهبود تشخیص و ارزیابی شدت عیوب سیستم‌های دنده‌ای: مطالعه مقایسه‌ای تکنیک‌های چگالی انرژی لحظه‌ای و تجزیه سیگنال

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1121-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
1دانشگاه تبریز
2دانشگاه تبریز-دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده
تشخیص زودهنگام عیوب چرخ‌دنده‌ها نقشی حیاتی در افزایش ایمنی و پیاده‌سازی استراتژی‌های نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه ایفا می‌کند. در این پژوهش، یک روش نوین مبتنی بر تحلیل چگالی انرژی لحظه‌ای سیگنال‌های ارتعاشی، برای شناسایی و ارزیابی شدت عیوب ارائه شده است. در این راستا، ویژگی‌های مبتنی بر انرژی با استفاده از روش‌هایی مانند تبدیل موجک پیوسته، تجزیه مود تجربی و تجزیه مود متغیر استخراج می‌شوند. آزمایش‌ها روی یک مجموعه آزمایشی با عیوب ترک ریشه دندانه در شدت‌های مختلف انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که چگالی انرژی در لحظه درگیری دندانه معیوب، پیک‌های قابل‌توجهی متناسب با شدت عیب ایجاد می‌کند و برتری این رویکرد را در مقایسه با روش‌های دیگر تایید می‌نماید. در میان روش‌ها، روش ترکیبی VMD و CWT با حساسیت بالا عملکرد بهتری در تشخیص زودهنگام در مقایسه با سایر روشها نشان داد. این یافته‌ها پتانسیل بالای این روش پیشنهادی را برای پیاده‌سازی در سیستم‌های نظارت بر وضعیت در صنایع اثبات می‌کنند.
کلیدواژه ها
 
Title
Enhancing Fault Diagnosis and Severity Assessment in Gear Systems: A Comparative Study of Instantaneous Energy Density and Signal Decomposition Methods
Authors
Reza Hassannejad, Abolfazl Mokhtari
Abstract
Early detection of gear faults plays a crucial role in enhancing safety and implementing pre-dictive maintenance strategies. In this study, a novel method based on the analysis of instan-taneous energy density of vibration signals is proposed for identifying and assessing the se-verity of faults. To this end, energy-based features are extracted using techniques such as Continuous Wavelet Transform (CWT), Empirical Mode Decomposition (EMD), and Varia-tional Mode Decomposition (VMD). Experiments were conducted on a test rig with root crack faults at varying severities. The results demonstrate that the instantaneous energy den-sity exhibits significant peaks proportional to fault severity during the engagement of the faulty tooth, confirming the superiority of this approach over traditional methods. Among the techniques, the combined VMD and CWT method showed superior performance with high sensitivity in early fault detection. These findings highlight the high potential of the proposed method for implementation in condition monitoring systems across industries.
Keywords
Gear fault, Instantaneous energy density, Continuous Wavelet Transform, Variation mode decomposition