Detección de Grietas en Engranajes Basada en Técnicas de Análisis de Vibraciones y Gráficos de Control de Procesos Estadísticos (SPCC)
Autores: Jorani, Rasheed Majeed; Haddar, Maroua; Chaari, Fakher; Haddar, Mohamed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Detección de Grietas en Engranajes Basada en Técnicas de Análisis de Vibraciones y Gráficos de Control de Procesos Estadísticos (SPCC)
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Vibración
Monitoreo de condiciones
Grietas en engranajes
Análisis en el dominio del tiempo
Análisis en el dominio de la frecuencia
Gráficos de control de procesos estadísticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El monitoreo de la condición por vibración es una técnica no devastadora que se puede realizar para detectar grietas en los dientes que se propagan en sistemas de engranajes. Este artículo propone aplicar una nueva metodología utilizando análisis en el dominio del tiempo, análisis en el dominio de la frecuencia y gráficos de control de procesos estadísticos (SPCC) para la detección de grietas en engranajes de un modelo dinámico de 10 grados de libertad del sistema de engranajes cónicos helicoidales (SBGS). El efecto de la rigidez del engranaje utilizado en el modelo se ha estudiado analíticamente para diferentes niveles de fallas en las grietas. Se discute la adición de ruido blanco gaussiano como el primer paso para simular las señales de modelado iniciales de condiciones del mundo real. En segundo lugar, se realizó un análisis de señales en el dominio del tiempo para identificar pulsos de vibración periódicos como componentes de falla y calcular la desviación estándar estadística (STD) como una característica sensible a fallas. En tercer lugar, se aplicó una transformada rápida de Fourier (FFT) a las señales de tiempo de la rigidez variable del engranaje para determinar la frecuencia de malla del engranaje y las bandas laterales para detectar grietas en los dientes. En cuarto lugar, se diseñó el SPCC utilizando el gráfico de Shewhart X-bar y un gráfico de promedio móvil ponderado exponencialmente (EWMA) basado en la característica STD de los engranajes saludables. Finalmente, en la etapa de prueba, se llevaron a cabo los gráficos de control con señales de simulación bajo condiciones de falla para detectar los diferentes niveles de grietas. Los resultados mostraron que el gráfico EWMA superó al análisis en el dominio del tiempo, al análisis en el dominio de la frecuencia y al gráfico de Shewhart X-bar en la detección de todos los niveles de grietas en una etapa temprana.
Descripción
El monitoreo de la condición por vibración es una técnica no devastadora que se puede realizar para detectar grietas en los dientes que se propagan en sistemas de engranajes. Este artículo propone aplicar una nueva metodología utilizando análisis en el dominio del tiempo, análisis en el dominio de la frecuencia y gráficos de control de procesos estadísticos (SPCC) para la detección de grietas en engranajes de un modelo dinámico de 10 grados de libertad del sistema de engranajes cónicos helicoidales (SBGS). El efecto de la rigidez del engranaje utilizado en el modelo se ha estudiado analíticamente para diferentes niveles de fallas en las grietas. Se discute la adición de ruido blanco gaussiano como el primer paso para simular las señales de modelado iniciales de condiciones del mundo real. En segundo lugar, se realizó un análisis de señales en el dominio del tiempo para identificar pulsos de vibración periódicos como componentes de falla y calcular la desviación estándar estadística (STD) como una característica sensible a fallas. En tercer lugar, se aplicó una transformada rápida de Fourier (FFT) a las señales de tiempo de la rigidez variable del engranaje para determinar la frecuencia de malla del engranaje y las bandas laterales para detectar grietas en los dientes. En cuarto lugar, se diseñó el SPCC utilizando el gráfico de Shewhart X-bar y un gráfico de promedio móvil ponderado exponencialmente (EWMA) basado en la característica STD de los engranajes saludables. Finalmente, en la etapa de prueba, se llevaron a cabo los gráficos de control con señales de simulación bajo condiciones de falla para detectar los diferentes niveles de grietas. Los resultados mostraron que el gráfico EWMA superó al análisis en el dominio del tiempo, al análisis en el dominio de la frecuencia y al gráfico de Shewhart X-bar en la detección de todos los niveles de grietas en una etapa temprana.