機(jī)械故障診斷技術(shù)論文-基于hilbert解調(diào)法的振動信號齒輪診斷方法(編輯修改稿)
2025-07-09 16:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (n? 微分： )()( ndndnw ?? （ 8） )(nw 即為瞬時頻率。 求包絡(luò) )(nr 的過程就是解調(diào)。對 )(nr 作譜分析，可得到包絡(luò)信號的包絡(luò)譜。流程圖如圖 2所示。 圖 2. 解調(diào)分析流程圖 總結(jié)說來，希爾伯特解調(diào)算法的具體步驟為 [8]： ① 求出采樣信號的 Hilbert 變換對 ② 以采樣信號為實部、 Hilbert 變換對為虛部，兩者構(gòu)成解析信號 ③ 求模得到信號的包絡(luò) ④ 對包絡(luò)進(jìn)行低通濾波，作 FFT 求出包絡(luò)譜，得到調(diào)制頻譜及其高次諧波，并可得到相位調(diào)制函數(shù)。 隨著計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在實際生產(chǎn)運用中，可以直接通過 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn)對此繁雜的數(shù)據(jù)計算過程，并能夠達(dá)到很高的準(zhǔn) 確率和效率。 2 Hilbert 解調(diào)法在齒輪診斷中的應(yīng)用 用 Hilbert 解調(diào)法對齒輪進(jìn)行故障診斷時，是利用 Hilbert 變換性質(zhì)，構(gòu)造一復(fù)解析時間信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)原調(diào)制信號（其基本原理前文已闡述）、解調(diào)后的信號，可直接觀察波形，分析故障情況，也可進(jìn)行頻譜分析或其他分析。在實際應(yīng)用過程中，通常觀察其時域信號，無法從中辨別是否有故障存在，但調(diào)制信號中有一個小峰值，則預(yù)測此位置可能會發(fā)生故障。進(jìn)而我們可以通過以此信號頻率的整數(shù)倍為中心頻率進(jìn)行窄帶帶通濾波，并對濾波信號進(jìn)行 Hilbert 解調(diào)分析，最后得出齒輪中 故障的具體位置。在此過程中，我們需要著重注意齒輪箱的測試、診斷與數(shù)據(jù)處理方法。 在齒輪故障診斷中應(yīng)注意的問題 測點部位的確定 首先，測試信號的獲取過程中，需要將測量裝置擺放在合適的位置，才能測得準(zhǔn)確的、代表性的測量數(shù)據(jù)。總結(jié)說來，測點的選取一般遵循以下兩條原則 [9]： （ 1） 軸承座為天然的測點，它能最直接的反映與本軸有關(guān)的振動信息，如果結(jié)構(gòu)條件不允許，應(yīng)使測點盡量靠近軸承座（原因：振動信號與傳遞中的衰減，特別是高頻信號的衰減較快）； （ 2） 對重要的、經(jīng)常發(fā)生故障的部位可多布測點，而不重要的、不常發(fā)生 故障的部位可少布測點。 利用振動對齒輪箱進(jìn)行診斷，主要使用轉(zhuǎn)速在 1000r/min 以上的直齒圓柱、人字齒輪、直齒錐齒輪及斜齒圓柱齒輪等。測點部位主要選擇普通減速器的軸承座蓋。對于高級減速器，若軸承座在機(jī)罩內(nèi)部，則可選軸承附近剛性好的部位，或測量基礎(chǔ)的振動 [10]。 測定參數(shù)的確定 齒輪大聲的振動中，有 1kHz 以上的高頻固有振動，也有與齒輪的選擇頻率或嚙合頻率相關(guān)的低頻振動。通常對于低頻振動，可選擇振動速度作為測量參數(shù)；對于與固有振動相關(guān)的高頻振動，可選擇振動加速度作為測定參數(shù)。 測定 周期的選擇 為了及時發(fā)現(xiàn)齒輪初期狀態(tài)的異常，需要合理確定測量周期。一般來講，當(dāng)齒輪處于正常工作情況下，可保持固有周期；當(dāng)振動增大或出現(xiàn)異常征兆時，則應(yīng)采用縮短周期的對策，并應(yīng)將測定周期盡可能安排得短些。 判斷標(biāo)準(zhǔn)的確定 齒輪通過振動檢測，是處于正常狀態(tài)還是發(fā)生了異常，需要有判定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，才能知道測定值所表示的齒輪狀態(tài)是正常狀態(tài)，還是必須注意監(jiān)測的狀態(tài)。判定標(biāo)準(zhǔn)可分為以下兩類： （ 1） 絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)：可將同一個部位測得的值原封不動地作為評價的依據(jù)。 （ 2） 相對判斷標(biāo)準(zhǔn)：對于還沒有制定的絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)的 齒輪，適合于使用過去的實際統(tǒng)計資料。例如，相對判斷值標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實測值達(dá)到正常值的兩倍時要引起注意；達(dá)到 4倍時，則表示危險。 傳感器的安裝方法 加速度傳感器與其他傳感器相比，其優(yōu)點為能夠測定頻率范圍較寬的振動信號，且廉價、使用方便，并能對振動速度和振動位移進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以得到廣泛的應(yīng)用。無論使用哪種傳感器都應(yīng)注意傳感器與被測物之間必須進(jìn)行絕緣。如果絕緣不良，就會發(fā)生同機(jī)械振動毫無關(guān)系的電噪聲，使振動波形與實際情況不相符合，從而造成診斷上的錯誤。特別是在固定傳感器時，更要注意墊上具有絕緣性能的專用墊片。 數(shù)據(jù)的計算（各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)頻、嚙合頻率、電機(jī)滾動軸承通過頻率、滾動軸承固有頻率） （ 1） 由現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，選取振動和噪聲較大的轉(zhuǎn)速作為基準(zhǔn)，選擇此傳動鏈作為測試工況。通過各齒輪齒數(shù)對應(yīng)的關(guān)系求出各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)頻及嚙合頻率； （ 2） 電機(jī)滾動軸承通過頻率的計算 內(nèi)環(huán)通過頻率 ZDdf
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