Getriebespezifische Schadensanalyse an elektromechanischen Antriebssystemen unter Verwendung mehrerer Beschleunigungssensoren und künstlich neuronaler Netze

Zugehörige Organisation
Hochschule Aalen, Institut für Antriebstechnik Aalen, 73430 Aalen, Deutschland
König, Timo;
Zugehörige Organisation
Hochschule Aalen, Institut für Antriebstechnik Aalen, 73430 Aalen, Deutschland
Bader, Roman;
Zugehörige Organisation
Hochschule Aalen, Institut für Antriebstechnik Aalen, 73430 Aalen, Deutschland
Pandit, Suparshwa;
GND
129244805
ORCID
0000-0003-4061-0797
Zugehörige Organisation
Hochschule Aalen, Institut für Antriebstechnik Aalen, 73430 Aalen, Deutschland
Kley, Markus

In vielen Anwendungen in Produktionsumgebungen werden elektromechanische Antriebssysteme, die aus mehreren Getrieben bestehen, nicht zustandsorientiert gewartet. Die schlechter werdenden Anlagenzustände, die im Zusammenhang mit den jeweiligen Getriebezuständen stehen, können somit nicht erkannt und analysiert werden. Dies führt mit zunehmender Betriebsdauer zu einer Verminderung des Wirkungsgrads sowie im weiteren Sinne zu ungeplanten Fehlern und Ausfällen der Antriebseinheiten. Die Integration von Beschleunigungssensoren in die verbauten Getriebe bietet die Möglichkeit den Zustand der Antriebssysteme getriebespezifisch zu überwachen. Die Messungen werden unter Laborbedingungen an Getrieben im Neuzustand als auch an Feldrückläufern, die unter realen Bedingungen in Produktionsumgebungen eingesetzt sind, durchgeführt. Die relevanten Signalanteile in den erfassten Schwingungssignalen werden mit Hilfe einer Hüllkurvendemodulation hervorgehoben und mit einem künstlichen neuronalen Netz weiterverarbeitet, sodass eine getriebespezifische Schadensanalyse von Fehlerzuständen ermöglicht wird. Eine Optimierung der Hyperparameter des neuronalen Netztes ermöglicht eine bestmögliche Parameterabstimmung, sodass eine möglichst gute Performance des Algorithmus erreicht wird.

In many applications in production environments, electromechanical drive systems consisting of several gearboxes are not maintained in a condition-oriented manner. The deteriorating system conditions, which are related to the respective gearbox conditions, can therefore not be recognised and analysed. With increasing operating time, this leads to a decrease of the efficiency and, in the broader sense, to unplanned errors and failures of the drive units. The integration of acceleration sensors in the installed gearboxes offers the possibility to monitor the condition of the drive systems in a gearbox-specific manner. The measurements are carried out under laboratory conditions on gearboxes in new condition as well as on field returns used under real conditions in production. The relevant signal components in the recorded vibration signals are highlighted with the help of an envelope demodulation and further processed with an artificial neural network, so that a gearbox-specific damage analysis of fault conditions is possible. An optimisation of the hyperparameters of the neural network enables the best possible parameter tuning so that the algorithm achieves the best possible performance.

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