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      齒輪箱各類故障振動信號分析方法
      發布時間:2022-08-17   點擊次數:340次
        齒輪箱的各類故障在時域波形中都有典型的特點,由時域波形分析,可以大致得到三方面的故障信息,即時域函數的類型(確定性的還是隨機的),波形中頻率成分是否復雜;振動幅值是否變化,變化規律如何;波形中有無明顯的沖擊和調制成分。而時域特征值分析則為故障診斷提供了定量參考。所以,借助于時域分析可對有進行直觀的初步判斷。但要準確地判斷齒輪箱故障的性質、程度、部位和原因,還需借助頻譜分析、解調分析、細化譜分析等方法。
       
        頻譜分析將復雜的時域信號轉化為簡單的單頻率簡諧振動頻域信號的合成。頻譜分析能夠分析信號能量和頻率的分布,為進一步分析和判斷故障提供依據。
       
        解調分析能夠獲得故障信號的調制頻率成分,求出信號的包絡曲線和包絡譜。觀察解調譜頻率成分的幅值和分布,對深入查找齒輪箱故障的性質、部位非常有用。
       
        對于齒輪箱的故障診斷,嚙合頻率是齒輪振動中較為突出的成分,它是齒輪齒廓磨損的一個靈敏指標,同時齒面上產生點蝕、剝落等損傷以及齒輪發生斷裂、膠合等故障也會在嚙合頻率及其各次諧波成分上表現出來。齒輪傳動中的許多缺陷都是以邊帶形式呈現出來,因此在頻譜圖上對嚙合頻率成分兩側的邊頻帶進行分析也是一個重要環節,這就需要運用解調分析、細化譜分析。
       
        實際上,由于故障所產生的振動頻率對嚙合頻率的調制,所以通過對邊頻帶的中心頻率,邊頻帶呈現的形式和譜線的間隔的分析,可對故障的存在及其部位作出判斷。
       
        許多機械設備在帶故障運轉時,都要伴隨振動和沖擊的發生,反之,振動和沖擊的發生也常常反映了機械的故障。因此目前的故障診斷方法大都以振動理論為基礎。共振解調技術即是振動分析方法的新發展。
       
        共振解調技術是近年來發展起來的對滾動軸承的點蝕、剝落、擦傷和裂紋等所謂元件工作表面損傷類故障行之有效的方法。齒輪的故障與滾動軸承的故障很相似,因此從理論上講*可以將共振解調技術推廣應用到齒輪的故障診斷中。共振解調模塊對齒輪箱信號進行共振解調分析,可彌補齒輪箱同時存在多個故障時其它振動分析方法無法有效診斷的不足。
       
        征對齒輪箱振動信號的特點介紹常用的幾種分析方法:頻率細化分析技術局部提高頻率分辨率,細化譜可以清晰的看出邊頻帶的結構。
       
        倒頻譜
       
        對于多對齒輪嚙合的齒輪箱,由于邊頻帶的交叉僅進行細化時看不清。倒頻能較好的檢測出功率譜上的周期成分,將原來譜上成族的邊頻帶譜線簡化為單根譜線。齒輪發生故障時振動頻譜一般具有等到間隔(故障頻率)的結構,利用倒頻測周期。
       
        瀑布圖分析法
       
        改變輸入軸的轉速,得到瀑布圖。做階次分析。有些譜峰的位置轉速面偏移有些則不變。由此可以分出強迫振動和共振。
       
        時域同步平均
       
        從振動中提出嚙合成分,將它同齒輪的軸的旋轉頻率同步相加、平均。對診斷齒輪的局部異常并確定其位置很有效。推薦秦樹人的齒輪傳動系統檢測與診斷技術
       
        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分量。
       
        2) 在嚙合頻率及其諧波分量附近調制作用的邊頻帶。
       
        ★ 由邊頻間距代表的調制頻率可以是
       
        · 各軸轉速(輸入軸、輸出軸、中間軸);
       
        ·外部轉速或負荷的波動頻率;
       
        ·波動嚙合頻率。即(嚙合頻率)/(主動齒輪與被動齒輪轉速的最小公倍數)
       
        ·如果同時存在兩種以上故障,則故障頻率之和或差也可以成為調制頻率,稱為中間頻率。
       
        3) 對于螺線齒輪、斜齒輪和人字齒輪,軸向振動大,頻譜特征與徑向振動相同。
       
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