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齿轮厂齿轮震动信号的幅制调制

2021-06-04    来源:    作者:齿轮厂  阅读:次  【打印此页】

齿轮厂齿轮震动信号的幅制调制:
幅值四制就是政期的时域信号制值受到调制信号的调时,般是由于西面载有波动对振动幅值的影响而造成的。比较典型的例子是齿轮的偏心使齿轮睛合时一边紧一边松,从而产生载荷波动,使振幅按此规律周期性地变化。齿轮的加工误差(例如节距不匀)及齿轮故障使齿轮在喷合过程中产生短暂的“加载”和“卸载”效应,也会产生幅值调制。
按照信号处理及数学的观点,幅值调制相当于两个信号在时域上相乘,根据卷积定理,在频城上就相当于对应两个谐的卷积,如图4-1所示。参加幅值调制的两个信号,其频率较高的一个通常称为载波,相对频率较低的一个则被称为调制波。在齿轮信号中,啮合频率成分通常是载波成分,齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。
若x,(0) = Asin(2u/(1 +o)为齿轮嗜合振动信号,a(1) =1 + Bcos2π/,t为齿轮轴的转频振动信号,则调幅后的振动信号为:
x() =4(1 + Be21f()sin(21f1.+ n ) (4- 1)
式中A--- 为振幅:
B一幅值调制指数。
1.--调制频率,它等于齿轮的旋转频率。
上述调制信号在频城可表示为:
|001二A8Uf-J) +,AB80-5.-6) + ,AB8U-1 +0)(4 -2)由此可见,调制后的信号中,除原来的呐合频事分量外,增加了对分量( +/)和U,-F),它们是以为中心,以,为问距对称分布于两侧,所以称为边颗带,如图4-2所示,
对于实际的齿轮振动信号,载波信号、调制信号都不是单频率的,一般来说都是周期函数。由式(4-3)可知,一般情况下,K()E,(0)可以反映由故障面产生的幅值调制。
Y(O)十K(onEto)
式中K()- 载波信号, 它包含有齿轮啮合额率及其倍频成分:
E(0)-调幅信号, 反映齿轮的误为和故床情况。
由于齿轮周而复始地运转,所以齿轮每转一圈,E4(0)就变化一次,E,(0)包含齿轮轴旋转频率及其倍频成分。
在时城上,
Y(1)二K(0)E:(0)
(4 -4)
在频城上,
S,0= $,00 xS,0)
(4-5)
式中,S,),S.0O和S,0)分别为Y(0),K()和E(0)的频谱。由于在时城上载波信号K(1)和调幅信号E;(0)为相乘,在频城上调制的效果相当于它们幅值频谱的卷积。即近似于一组频率间隔较大的脉冲函数和一组频率间隔较小的脉冲函数的卷积,从而在频谐上形成若干组围绕呐合频率及其倍频成分两侧的边频族。
由此可以较好地解释齿轮集中缺陷和分布缺陷所产生的边频的区别。图4-3 (a)为齿轮存在局部缺陷时的振动波形及其频谐。这时相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制,脉冲长度等于齿轮的旋转周期。由此形成的边频带数量多且均匀。
图4-3 (b)为齿轮存在分布缺陷时的情形。由于分布缺陷所产生的幅值调制较为平缓,由此形成的边频带比较高而且窄。并且,齿轮上的缺陷分布越均匀,频谱上的边频带就越高、越集中。
实际上,齿轮磨损时频谱上的变化也可以用调幅现象来解释,只不过此时的调制率等于载波频率,即啮合频率,所以边频成为刚好叠加到各阶啮合频率成分上去了。