齿轮箱振动信号的三维频谱分析

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

齿轮箱振动信号的三维频谱分析

作者：包晓艳 赵秀红

来源：《工业技术创新》2017年第03期

摘 要：齿轮箱故障的诊断与分析需要进行频谱分析。基于二维频谱，增加信号长度变量，导出由频率、信号长度和幅值组成的三维频谱；利用千鹏振动实验台采集振动信号，利用MATLAB编程软件建立信号分析平台，通过三维频谱判断故障类型。正常齿轮频谱呈现规律性，啮合频率与其整数倍频率处的幅值总体变小；断齿齿轮频谱杂乱，在啮合频率与其整数倍频率处幅值均较高；磨损齿轮频谱边频带较多，且在小于啮合频率处存在明显的谐波成分。利用三维频谱诊断齿轮箱振动故障准确，在非接触式故障分析中意义重大。 关键词：三维频谱；齿轮箱；MATLAB；啮合频率；幅值

中图分类号：TB52+6 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2017） 03-068-04 工业技术创新 URL： http： //www.china-iti.com DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2017.03.018 引言

齿轮在现代工业中成为了不可或缺的零件。根据日本新日铁会社的研究统计结果，齿轮引起的设备故障占机器总故障的10.3%左右[1]，齿轮故障引起的齿轮箱故障约占齿轮箱总故障的60%，占比例较大[2]。本文着力于对齿轮箱振动信号的三维频谱分析方法开展研究，为齿轮箱故障的诊断与分析提供指导。 1 数据采集

本次实验的数据采集部分是在千鹏振动实验台上完成的。将数据采集加速度传感器放置在齿轮箱的垂直正上方，采集正常齿轮、断齿齿轮、磨损齿轮对应的时域信号。本次实验的数据采集位置如图1所示，三种状态的时域信号分别如图2（a）、图2（b）和图2（c）所示。 2 三维频谱分析方法 2.1 三维频谱定义

根据时域波形截断信号长度的不同，特别是截断长度不是其周期的整数倍时，相应的频谱图都会出现一定程度的非零谱线[5]，也就是信号频谱泄露的象征[6]。根据截断长度N的不同，这些非零谱线的大小与数量也不同。很显然，每根谱线的幅值大小与数据长度N和频率k有关[7]，即

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/on1t.html