en fr Electromechanical modeling of motor-gear units : Applications to the detection and monitoring of gear tooth faults Modélisation électro-mécanique de transmissions par engrenages : Applications à la détection et au suivReportar como inadecuado




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1 LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures Villeurbanne

Abstract : The fault diagnosis in geared transmissions has been traditionally based on vibration monitoring but the implementation of sensors can be expensive and, in some applications, present technical difficulties. In this thesis, an original way of detecting faulty gears driven by electrical motors is proposed based on the monitoring of the motor currents. The corresponding electromechanical coupled system is numerically simulated by combining i an electrical dynamic model of asynchronous motors Kron’s model and permeance network model and ii a mechanical dynamic model of spur and helical gears 3D lumped parameter model including the shafts and bearings. Some classic motor defects rotor eccentricity and gear faults tooth spalls are considered and an iterative solution technique is presented which makes it possible to solve the coupled electromechanical problem. A number of results are presented, which illustrate the possibility of tooth fault detection by stator current measurements with regard to the position and dimensions of the defect. Based on these simulations, it is concluded that motor current signature analysis can be a viable tool for the detection of localized gear faults such as tooth pitting.

Résumé : La détection et le diagnostic des défauts d’engrenages ont été traditionnellement basés sur l-analyse des signaux vibratoires et acoustiques. Mais, ces méthodes peuvent être coûteuses suite aux difficultés techniques de mise en œuvre de capteurs sur des pièces en rotation. Dans ces travaux de thèse, une méthode originale de détection de défauts locaux dans des engrenages entraînés par des moteurs électriques est proposée en se basant sur le suivi des courants statoriques. Le système électromécanique est simulé numériquement en combinant un modèle électrique dynamique de moteurs asynchrones modèle de Kron et modèle des réseaux de perméances et un modèle mécanique dynamique d’engrenages droits et hélicoïdaux incluant les arbres et les paliers. Certains défauts classiques du moteur excentricité du rotor et des défauts d-engrenages écaillages sur les flancs actifs de dentures sont considérés et une technique itérative de résolution est présentée qui permet de résoudre le problème électromécanique couplé. De nombreux résultats sont présentés qui illustrent la possibilité et la sensibilité de détection de défauts d’engrenages par mesure de courants électriques sur le moteur. Sur la base de ces simulations, il est conclu que l’analyse de la signature des courants du moteur apparaît comme une méthode suffisamment précise pour détecter et surveiller les défauts locaux d’engrenage comme les écaillages.

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Keywords : Modeling Electric Machine Gear fault diagnosis Gear transmission

Mots-clés : Moteur électrique Surveillance Ecaillage Défaut d-engrenage Mécanique appliquée Engrenages Transmission par engrenage





Autor: Nabih Feki -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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