齒輪箱各類(lèi)故障振動(dòng)信號(hào)分析方法

2022年08月17日 10:46:52人氣：1994來(lái)源：北京拓普瑞晟測(cè)控技術(shù)有限公司

　　齒輪箱的各類(lèi)故障在時(shí)域波形中都有典型的特點(diǎn)，由時(shí)域波形分析，可以大致得到三方面的故障信息，即時(shí)域函數(shù)的類(lèi)型(確定性的還是隨機(jī)的)，波形中頻率成分是否復(fù)雜;振動(dòng)幅值是否變化，變化規(guī)律如何;波形中有無(wú)明顯的沖擊和調(diào)制成分。而時(shí)域特征值分析則為故障診斷提供了定量參考。所以，借助于時(shí)域分析可對(duì)有進(jìn)行直觀的初步判斷。但要準(zhǔn)確地判斷齒輪箱故障的性質(zhì)、程度、部位和原因，還需借助頻譜分析、解調(diào)分析、細(xì)化譜分析等方法。

　　頻譜分析將復(fù)雜的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的單頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻域信號(hào)的合成。頻譜分析能夠分析信號(hào)能量和頻率的分布，為進(jìn)一步分析和判斷故障提供依據(jù)。

　　解調(diào)分析能夠獲得故障信號(hào)的調(diào)制頻率成分，求出信號(hào)的包絡(luò)曲線(xiàn)和包絡(luò)譜。觀察解調(diào)譜頻率成分的幅值和分布，對(duì)深入查找齒輪箱故障的性質(zhì)、部位非常有用。

　　對(duì)于齒輪箱的故障診斷，嚙合頻率是齒輪振動(dòng)中較為突出的成分，它是齒輪齒廓磨損的一個(gè)靈敏指標(biāo)，同時(shí)齒面上產(chǎn)生點(diǎn)蝕、剝落等損傷以及齒輪發(fā)生斷裂、膠合等故障也會(huì)在嚙合頻率及其各次諧波成分上表現(xiàn)出來(lái)。齒輪傳動(dòng)中的許多缺陷都是以邊帶形式呈現(xiàn)出來(lái)，因此在頻譜圖上對(duì)嚙合頻率成分兩側(cè)的邊頻帶進(jìn)行分析也是一個(gè)重要環(huán)節(jié),這就需要運(yùn)用解調(diào)分析、細(xì)化譜分析。

　　實(shí)際上，由于故障所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率對(duì)嚙合頻率的調(diào)制，所以通過(guò)對(duì)邊頻帶的中心頻率，邊頻帶呈現(xiàn)的形式和譜線(xiàn)的間隔的分析，可對(duì)故障的存在及其部位作出判斷。

　　許多機(jī)械設(shè)備在帶故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，都要伴隨振動(dòng)和沖擊的發(fā)生，反之，振動(dòng)和沖擊的發(fā)生也常常反映了機(jī)械的故障。因此目前的故障診斷方法大都以振動(dòng)理論為基礎(chǔ)。共振解調(diào)技術(shù)即是振動(dòng)分析方法的新發(fā)展。

　　共振解調(diào)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的對(duì)滾動(dòng)軸承的點(diǎn)蝕、剝落、擦傷和裂紋等所謂元件工作表面損傷類(lèi)故障行之有效的方法。齒輪的故障與滾動(dòng)軸承的故障很相似，因此從理論上講*可以將共振解調(diào)技術(shù)推廣應(yīng)用到齒輪的故障診斷中。共振解調(diào)模塊對(duì)齒輪箱信號(hào)進(jìn)行共振解調(diào)分析，可彌補(bǔ)齒輪箱同時(shí)存在多個(gè)故障時(shí)其它振動(dòng)分析方法無(wú)法有效診斷的不足。

　　征對(duì)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)介紹常用的幾種分析方法：頻率細(xì)化分析技術(shù)局部提高頻率分辨率，細(xì)化譜可以清晰的看出邊頻帶的結(jié)構(gòu)。

　　倒頻譜

　　對(duì)于多對(duì)齒輪嚙合的齒輪箱，由于邊頻帶的交叉僅進(jìn)行細(xì)化時(shí)看不清。倒頻能較好的檢測(cè)出功率譜上的周期成分，將原來(lái)譜上成族的邊頻帶譜線(xiàn)簡(jiǎn)化為單根譜線(xiàn)。齒輪發(fā)生故障時(shí)振動(dòng)頻譜一般具有等到間隔(故障頻率)的結(jié)構(gòu)，利用倒頻測(cè)周期。

　　瀑布圖分析法

　　改變輸入軸的轉(zhuǎn)速，得到瀑布圖。做階次分析。有些譜峰的位置轉(zhuǎn)速面偏移有些則不變。由此可以分出強(qiáng)迫振動(dòng)和共振。

　　時(shí)域同步平均

　　從振動(dòng)中提出嚙合成分，將它同齒輪的軸的旋轉(zhuǎn)頻率同步相加、平均。對(duì)診斷齒輪的局部異常并確定其位置很有效。推薦秦樹(shù)人的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)與診斷技術(shù)

　　齒輪故障頻譜和波形特征

　　1) 故障齒輪在嚙合頻率及其諧波頻率上有較大的振動(dòng)分量。

　　2) 在嚙合頻率及其諧波分量附近調(diào)制作用的邊頻帶。

　　★ 由邊頻間距代表的調(diào)制頻率可以是

　　· 各軸轉(zhuǎn)速(輸入軸、輸出軸、中間軸);

　　·外部轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的波動(dòng)頻率;

　　·波動(dòng)嚙合頻率。即(嚙合頻率)/(主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速的最小公倍數(shù))

　　·如果同時(shí)存在兩種以上故障，則故障頻率之和或差也可以成為調(diào)制頻率，稱(chēng)為中間頻率。

　　3) 對(duì)于螺線(xiàn)齒輪、斜齒輪和人字齒輪，軸向振動(dòng)大，頻譜特征與徑向振動(dòng)相同。

關(guān)鍵詞：齒輪箱滾動(dòng)軸承斜齒輪

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