Klassifikation von Grübchenschäden an Zahnrädern mittels Vibrationsmessungen

Abstract

ZusammenfassungIn zukünftigen Flugtriebwerken soll ein Planetengetriebe zwischen Fan und Turbine integriert werden, um den Wirkungsgrad und das Nebenstromverhältnis des Triebwerks zu erhöhen. Ein solches Getriebe muss im fortlaufenden Betrieb überwacht werden, um mögliche Getriebeschäden wie Zahnradverschleiß oder Grübchen auf den Zahnradflanken frühzeitig zu erkennen. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die aus einer Schwingungsmessung, sensorabhängigen Merkmalsgewinnung und einer Support Vector Machine (SVM)-basierten Klassifizierung von Zahnradgrübchen zur Zustandsüberwachung von Getrieben besteht. Mehrere Zahnräder wurden auf einem genormten Zahnrad-Verspannungsprüfstand mit einem konstanten Drehmoment bis zu einer vorgegebenen Grübchenfläche belastet. Die Grübchenfläche wurde begleitend zu den Versuchen fotografisch erfasst. Es wurden Merkmale aus Beschleunigungssensoren und einem Körperschallsensor extrahiert und auf der Grundlage der Ergebnisse der fotografisch erfassten Grübchenfläche wurde ein SVM-Klassifikator entwickelt, um den Grübchenschaden zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass Grübchen ab einer relativen Grübchenfläche am Einzelzahn von weniger als 1 % effektiv identifiziert werden können.