liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Feldiagnos av växellådor med ljud- och vibrationsanalys
Linköping University, Department of Electrical Engineering.
Linköping University, Department of Electrical Engineering.
2009 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Diagnosis of Transmissions in Production Testing with Sound and Vibration Analysis (English)
Abstract [sv]

Volvo Powertrain i Köping tillverkar växellådor till tunga fordon, som lastbilar och bussar. Varje tillverkad växellåda provkörs innan den levereras till kund, det vill säga till något av de bolag inom koncernen som slutmonterar växellådan i fordonet.

Provkörningen innehåller ett antal olika automatiserade funktionstester, exempelvis test av oljetryck och test av mjukvaran i växellådans styrbox. Förutom dessa genomförs även ett manuellt kvalitetstest. Den person som provkör växellådan försöker höra eventuella missljud. Ett typiskt fel som upptäcks på detta sätt är ojämnheter på kugghjulen, exempelvis att en av kuggarna har blivit skadad under tillverkningen. En nackdel med att manuellt lyssna efter fel är att nivån för vad som är acceptabelt blir subjektiv. Det är dessutom svårt att på detta sätt avgöra exakt var i växellådan felet sitter, vilket kan leda till att fel komponent byts ut och kasseras vid justering. Efter varje justering krävs en ny provkörning och växellådan kan inte godkännas förrän rätt komponenten är utbytt.

Målet med examensarbetet har varit att utveckla ett system som kan detektera fel automatiskt genom att mäta ljud och vibrationer i växellådan. Det är också önskvärt att direkt kunna isolera felkällan till en specifik del av växellådan. Genom att veta på vilket kugghjul felet sitter underlättas justeringen av växellådan, vilket både sparar tid och minskar kassationskostnader.

Arbetet har delats in tre huvuddelar: analys, utveckling av mjukvara och utveckling av mätsystem. Första delen var en matematisk analys av hur bidraget från olika rörliga delar i växellådan kan isoleras ur ljud- och vibrationssignaler. För att åstadkomma detta beräknas ett antal tidsmedelvärden på sensorsignalen.

Andra delen innebar att utveckla den programvara som sköter felanalysen och validera den. Den tredje delen var att bygga och testa själva mätsystemet och ta fram programvara som styr mätningen och kommunicera med växellådans datorsystem. Feldetekteringssystemet behöver vara snabbt och kunna diagnostisera fel från korta mätserier. Det innebär en extra utmaning eftersom långa mätserier är att föredra speciellt om felen som ska detekteras är små.

Resultaten från försöken är lovande och möjligheterna för att utveckla ett komplett system är goda. I undersökningen har felaktiga lådor detekterats och en god felisolering har uppnåtts. I det nuvarande utvecklingsfasen detekterar och isolerar diagnosprogrammet kuggfel på alla axlar.

Ytterligare provkörning av växellådor med samma typ av fel behövs dock för att verifiera metoden. Analysprogrammet bör också byggas ut till att omfatta fler typer av fel än de som hittills varit möjligt att arbeta med. Även lagerfel kan detekteras med den utvecklade metoden men det har inte kunnat utvärderas på grund av bristande data.

Vi rekommenderar att företaget färdigställer testsystemet då utsikterna för att kunna införa ett automatiskt, kostnadseffektivt och väl fungerande kvalitetskontrollsystem är mycket goda.

Abstract [en]

Volvo Powertrain in Köping, Sweden produces gearboxes for heavy vehicles such as trucks and busses. Each produced gearbox is tested before delivery. The test run includes a variety of automated function tests, i.e. test of oil pressure. Besides the automated tests a manual quality test is performed. The test person is listening, in order to detect jarring sounds. A typical fault that is detected in this test is gear defects. A disadvantage with manual defect detection is that the acceptance level is subjective. It is also hard to determine which gear that is damaged, sometimes resulting in the wrong gear being replaced and rejected. After a disassembly the gearbox needs to be tested and it can not pass until the damaged gear is replaced.

The goal of this thesis work has been to develop a system that can detect defects automatic through sound and vibration measurements of the gearbox. It is also desirable to be able to isolate the source of a defect to a specific gear. With the knowledge of which gear is defective, the reparation of the gearbox is facilitated. This would save time and reduce the defective work expense.

The work has been divided into three main parts: analysis, software development and development of measurement system. The first part was a mathematical analysis of how to isolate the contribution from each moving part from the sound or vibration signal respectively. In order to achieve this, a number of time averages is calculated from the sensor signals.

The second part was to develop the software that handles the signal processing and diagnosis. The third part was to build and test the measurement system and develop programs which control the measurements and communicate with the gearbox control system. The defect detection system needs to be fast and able to diagnose defects on short series of measurement. The results from the experiments are promising and the potential to develop a complete system is good. The current defect detection system detects and isolates gear defects on all shafts in the gearbox. Additional test runs of gearboxes with similar defects are needed in order to validate the method. Defective bearings are also detectable with the method presented, but this has not been evaluated since appropriate data has been unavailable.

Place, publisher, year, edition, pages
2009. , 66 p.
Keyword [sv]
Diagnos, Signalbehandling, Tidsmedelvärde, Växellåda, Accelerometer, Mikrofon, Vibration, Vibrationsanalys, Ljud
National Category
Control Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-19584ISRN: LITH-ISY-EX--09/4237--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-19584DiVA: diva2:225793
Presentation
2009-02-13, Glashuset, Linköpings Universitet, 581 83, Linköping, 13:13 (Swedish)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2009-10-13 Created: 2009-06-29 Last updated: 2009-10-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(8018 kB)638 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 8018 kBChecksum SHA-512
3edc1748b20614ab0294059e15fb52bea2ce8a6f0795674200a189d7a68a1c41d5f4330f0ee320961c305c305022c0159ebdda112e38c8c5e41b0038d6c14f83
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Sundström, DanAhlberg, Daniel
By organisation
Department of Electrical Engineering
Control Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 638 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 456 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf