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水泥包装机齿轮故障共振频带振动特征

发布时间:2021/04/22 16:05:21     作者:本站

1.振动信号模型
在齿轮箱运行过程中,当局部故障齿轮与其他齿轮啮合时,会引起重复冲击,激发机械系统甚至测试系统共振。在幅值方面,由于阻尼的作用,共振成分很快衰减;在频率方面,在共振成分存在期问,瞬时频率近似等于共振频率,共振在阻尼的作用下衰减消失后,瞬时频率为零。但是在重复冲击的作用下,共振成分重复出现,从而对共振频率产生幅值调制和频率调制作用。因此,共振频带内齿轮故障振动信号可视为调幅一调频过程,其载波频率为共振频率,调制频率为齿轮故障特征频率。对于常见的定轴齿轮传动,不失一般性,考虑载波频率和调制频率的基频,则振动信号模型可以简化为
2.信号分析流程
首先进行共振频率辨识。机械系统和测试系统的共振频率与齿轮箱的转速无关,不随转速变化,而齿轮传动的啮合频率、故障特征频率以及啮合频率及其倍频附近的边带与转速成正比,随转速变化。根据这一性质以及共振频带振动信号的时变频谱特点,在时变转速工况下,通过振动信号时频分析辨识共振频率,若时变边带围绕某恒定频率对称分布,则将该恒定频率识别为共振频率。
确定共振频带位置后,进行共振频带分量分离。以共振频率为中心频率,考虑共振频率附近时变边带的频率分布范围设计滤波器带宽,通过带通滤波分离共振频带振动分量。
对于恒定转速信号,直接对其共振频带进行频谱分析,识别故障特征。
快盈500 对于时变转速信号,分别进行幅值解调分析与频率解调分析。时变幅值解调分析:通过Hilbert变换构造共振频带分量的解析信号,计算幅值包络,对幅值包络进行时频分析,得时变包络谱,分析其中的时频脊线。时变频率解调分析:为了满足计算瞬时频率的单分量要求,应用经验模式分解(EMD)将信号分解为若干本质模式函数(IMF)。基于Hil-bert变换计算各本质模式函数的瞬时频率。选择瞬时频率围绕共振频率波动的本质模式函数进行频率解调分析,其原因在于:共振频带内齿轮故障振动信号的载波频率为共振频率,瞬时频率围绕共振频率波动的本质模式函数包含齿轮故障信息。对所选本质模式函数的瞬时频率进行时频分析,得时变频率解调谱,分析其中的时频脊线。

最后,综合分析原始信号在共振频率附近的时变边带问隔、共振频带分量时变包络谱和共振频带敏感单分量时变频率解调谱中的时频脊线,根据它们和齿轮故障特征频率之问的对应关系诊断故障原因。

        
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