对频谱图上周期性频率结构成分的

能量作了又一次集中。

在功率的对数

转换时给低幅值分量有较高的加权，

而对高幅值分量以较低的加权，

结果

使小周期信号在倒频谱图中得到了

突出，

从而使边频现象在倒频谱中得

到全面的反映。

即倒频谱识别法能将

原来谱图上成簇的边频带谱线简化

为单根谱线，

高度为频谱中所有该组

边频分量高度的平均，

其倒频值　为边

带间距的倒数

［３］

。

过氧

（３）

倒频谱扩大了频谱的动态范

围，

提高再变换的精度。

在功率谱密

度图上，

边频间距的分辨率受分析频

带的限制，

分析频带越宽，

分辨率也

就越低，

甚至使某些边频信号不能分

辨出来，

为了提高分辨率，

在功率谱

图中可以采用细化技术，

但这样又可

能丢失某些边频信号。

而倒频谱分析

不但适宜于检测边频的存在或生存，

并且它能在整个功率谱的范围内求

取边频的平均间距，

因而既不会漏掉

边频信号，

又能给出非常精确的间距

结果。

1.3

机

倒频谱在烘缸传动齿轮箱故障

诊断中的应用

过氧

烘缸传动齿轮箱故障按发生部

位分主要有齿轮故障、

轴承故障、

轴

故障等。

齿轮箱零件的制造与安装误

差、

元件故障等都会直接成为振动的

激励源，

这些激励源以齿轮轴的回转

为周期，

振动信号中包含轴的回转频

率及其倍频。

当齿轮出现故障，

故障

齿轮的振动信号往往表现为回转频

率对啮合频率及其倍频的调制，

在谱

图上形成以啮合频率为中心，

两个等

间隔分布的边频带。

由于调频和调幅

的共同作用，

最后形成的频谱表现为

以啮合频率及其各次谐波为中心的

一系列边频带群。

边频带反映了故障

源信息，

边带的间隔反映了故障源的

频率，幅值的变化反映了故障的程

度。

过氧

烘缸传动齿轮箱振动，

频谱图的

谱线一般有：

齿轮的转动频率及其低

阶谐频、

齿轮的啮合频率及其倍频、

啮合频率的边频带和齿轮副的各阶

固有频率等

［４］

。

由于多个齿轮产生了

多种转速频率和啮合频率，

而且常常

受到多个调制源的联合作用，

形成了

非对称的边带结构。

功率谱中间包含

了很多大小和变化周期都不相同的

频率结构，

很难简单地依靠傅立叶变

换或者细化谱技术把混杂的周期分

量分辨出来，

而利用倒谱分析则可把

边带信号分离出来，

使在功率谱中难

以分辨的周期分量在倒谱图中变为

离散的线谱，

其高度反映了原功率谱

中的周期分量的大小，

极易识别其变

化和特点。

过氧

2

新

分组烘缸传动齿轮箱故

障诊断实例分析

过氧

以某造纸厂

＃

１纸机第二组烘缸传

动齿轮箱为故障诊断试验，

其传动齿

轮箱结构如图１。

已知主动齿轮的齿数

ｚ

１

＝３５，

过桥齿轮的齿数ｚ

２

＝４６，

大齿轮

的齿数ｚ

３

＝１１２，主动轴的转速

ｎ

１

＝１４４０ｒ／ｍｉｎ。

根据已知条件计算得

到中间轴的转速为ｎ

２

＝１０９５ｒ／ｍｉｎ，

输

出轴的转速为ｎ

３

＝４５０ｒ／ｍｉｎ，

主动轴

的转动频率ｆ

ｒ１

＝ｎ

１

／６０＝２４Ｈｚ，

中间轴

的转动频率ｆ

ｒ２

＝　ｎ

２

／６０＝１８．２５Ｈｚ，

输

出轴的转动频率ｆ

ｒ３

＝ｎ

３

／６０＝７．５Ｈｚ；

齿

轮１与齿轮２及齿轮２与齿轮３的啮合频

率ｆ

ｍ

＝ｚ

１

﹒ｆ

ｒ１

＝ｚ

２

﹒ｆ

ｒ２

＝ｚ

３

﹒ｆ

ｒ３

＝８４０Ｈｚ。

采集第二组烘缸传动齿轮箱振动信

号，

对采集的原始数据进行分析处理，

用于诊断识别传动齿轮箱故障。

过氧

烘缸齿轮箱倒频谱检测系统如图

２。

采样频率２ｋＨｚ，

采样点数１０２４，

时

间间隔２ｍｓ。基本步骤为：（１）用

ＰＣＢ４８０Ｂ０２加速度传感器及电荷放大

器测量记录烘缸传动齿轮箱箱盖垂直

方向的振动信号。

（２）

用ＴＥＡＣ七通道

磁带记录仪进行记录。

（３）

在ＨＰ３５６２Ａ

动态信号分析仪上进行信号的时域和

频域分析。

（４）

利用信号处理软件对振

动信号进行倒频谱分析。

过氧

图３为一数据样本的功率谱图。

从图中可以看出，

在频率８４０Ｈｚ附近

有比较明显的波峰出现，

在波峰两侧

分布有边频带。

此频率正好等于齿轮

组的啮合频率ｆ

ｍ

＝８４０Ｈｚ，

说明齿轮１、

或齿轮２、

或齿轮３有故障，

但究竟是

哪个齿轮，

从功率谱图上无法判断。

但从其倒频谱图

（图４）

可见，

在倒频

率τ＝４２．１ｍｓ处有一峰值出现，

对应

频率为ｆ＝１／ τ＝１０００／４２．１＝２３．

４Ｈｚ。它与主动轴的转动频率

ｆ

ｒ１

＝２４Ｈｚ近似相等。

由此可以推断，

功率谱中的边频带主要是由主动转

图２　　烘缸齿轮箱故障检测诊断系统

图３　　齿轮箱振动信号频谱图

图１　　第二组烘缸传动齿轮箱结构

Ｔ

ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

技术进步

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机械设备

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６１

China Pulp & Paper Industry Vol.28, No.8 Aug., 2007