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變速箱噪聲的頻譜分析與故障診斷

作者: 時間:2014-02-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2.3 振動、譜及相干函數(shù)分析

  診斷對象即BJ212型有五個檔位,設(shè)計指標為空檔89.5dBA、Ⅰ檔90dBA、Ⅱ檔90dBA、Ⅲ檔88dBA和倒檔91dBA。本文所檢測明顯超標,其倒檔時的噪聲達到97dBA,故需對在各檔下測得的振動和噪聲信號進行譜分析以及相干函數(shù)分析,尋找故障原因。

  本文以倒檔時的振動、噪聲譜和相干函數(shù)分析為例,將實驗測得的振動、噪聲信號經(jīng)專門設(shè)計的計算機程序進行處理后,得到測試點處三個方向的振動頻譜圖(圖4~圖6)、噪聲信號的頻譜圖(圖7)和相干函數(shù)圖(圖8)。其中,采樣頻率為2000Hz,采樣點數(shù)為1024,實測的輸入軸轉(zhuǎn)速是2226rpm。在圖4~圖6中,縱坐標為各振動加速度自(功率)譜與幅值1g、頻率50Hz的簡諧加速度之自譜的比值,圖7的縱坐標為聲級計輸出電壓信號幅值。由于理論上的電機轉(zhuǎn)速與實際值總有差別,以及其它不可避免的測試和計算誤差,使得譜圖上的特征頻率與相應(yīng)的理論值并不能精確吻合。在圖4所示的振動頻譜圖上,軸頻及Z15/Z29嚙合頻率分別為19.44Hz(理論值為19Hz)和558.9Hz(理論值為550.57Hz)。從圖7所示的噪聲譜圖中看到,中頻噪聲能量較強,尤以558.9Hz及其邊頻處的幅值最為突出。說明該頻率分量在總噪聲中貢獻較大,其原因需結(jié)合聲源(變速箱)具體結(jié)構(gòu)特點進行分析。

  由圖4~6可以看出,雖然所測的是同一點的振動,其頻譜圖所包含的信息卻是有所不同。相干函數(shù)表明,特別是在徑向垂直振動的譜圖上,明顯地出現(xiàn)了Ⅱ軸的軸頸f2及其高次諧頻2f2、3f2、…。同時我們還注意到,三個方向振動的頻譜圖包含有相同的信息,即在嚙合頻率558.9Hz兩邊具有明顯的邊頻帶,而且邊帶族以558.9±n×19.44Hz比較突出,而其它邊帶族并不明顯。實際上的Ⅰ、Ⅱ檔下這些特征反映的同樣十分明顯[3]。這都說明Ⅱ軸的軸頻是一個調(diào)制源,表明故障發(fā)生在該軸上。Ⅱ軸的不對中或Z29這個齒輪出現(xiàn)損傷可引起以上故障。

  譜圖上軸承的特征頻率并不突出,說明軸承的振動對噪聲貢獻不大,亦即故障并不來自軸承。本文檢測后經(jīng)有關(guān)人員對測試對象開箱檢驗,發(fā)現(xiàn)Z29這個齒輪有一齒出現(xiàn)明顯損傷。

  3 結(jié)論

  本文以噪聲作為故障癥狀,通過相干函數(shù)分析確定相關(guān)的振動信號,從而由振動信號的頻譜特征分析故障原因,實驗表明這種方法能夠建立故障征兆空間與故障狀態(tài)空間的映射,故具實際效果。

  振動和噪聲的譜分析作為一種傳統(tǒng)的分析手段,其豐富的診斷事例還為診斷專家系統(tǒng)提供了豐富的專家知識,從而決定性地提高專家系統(tǒng)的水平。所以,基于相干理論的針對性實驗研究,對于現(xiàn)代理論在工程實際中更好地發(fā)揮其作用有著重要意義。


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