倒频谱分析法及其在齿轮箱故障诊断中的应用

倒频谱分析法及其在齿轮箱故障诊断中的应用

张

金!

张耀辉!

黄漫国

（北京装甲兵工程学院研究生二队，北京100072）

摘要 分析了齿轮传动箱振动特点，介绍了倒频谱分析的定义、诊断特点及该方法在齿轮传动箱故障诊断中的独到忧

点，并且举出了倒频谱分析方法在齿轮及齿轮传动箱故障诊断中的应用实例。关键词 倒频谱；故障诊断；齿轮传动箱

2005 08-0034-03中图分类号 TB534文献标识码 A文章编号 1002-2333

!引言倒谱变换是一种在语音和图像处理中广泛应用的非线性信号处理技术 它是在1963年被Bogert ~eaiy和

在齿轮箱的故障诊断中 关键是对齿轮的状态检测和故障诊断 齿轮箱工作时所产生的振动信号含有齿轮加工 安装 运行及损伤状态等信息 所以齿轮故障的诊断,关键是如何把各种有用的故障信息分离出来 根据齿轮振动机理及相关的频谱分析方法来进行振动信号处理和特征提取,从而确定故障及其可能原因 这是目前齿轮故障诊断中的一种比较有效的方法 而倒频谱分析在该方面有其独特的优势 并在实际的诊断过程中得到了广泛的应用

Tukey提出的 它是同态系统理论的基础 专门处理通过

卷积组合在一起的信号 倒谱变换技术还在地震信号和声纳信号的处理领域得到了成功的应用

倒谱变换主要有两种分析方法 复倒谱分析和实倒谱分析 复倒谱分析保留了信号的全部信息 能够对信号的回声进行检测 实倒谱分析则在变换过程中保留了信号的频谱幅度信息 摒弃了相位信息 所以不能够对信号进行重建 但是可以利用它来进行重建一个最小相位信号

关于倒频谱的定义有以下几种

! 最早的定义是 功率谱密度的对数的功率谱密度 "1# 即

!齿轮箱故障振动特点分析

齿轮振动的频谱图包含丰富的信息,不同的振动特

点,其相应的谱线会发生特定的变化,因而对齿轮各种工作状态的频谱进行分析,从中可确定其故障

在实际齿轮箱的振动信号中,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 因此,倒频谱分析方法是齿轮故障诊断的一种有效方法

C(!)=\F{igGxx(f)}\2

式子中!为倒频谱的时间变量 称为倒频率 F{}表示对括弧中的函数进行傅氏变换 Gxx f =\F{x(t)}\2为时域信号x

(t)的自功率谱密度 C(!)现在称为倒功率谱

" 功率谱密度对数的傅氏反变换

CP(!)=F-1{igGxx(f)}

该定义式表明倒谱变换是一种频-时变换 3 幅值倒频谱

Ca(!)=\F{igGxx(f)}\

该定义即现在通常所说的实倒频谱 有时也简称倒谱

4 复数倒频谱

"倒频谱分析法的定义

倒频谱是近代信号处理技术中的一项新技术 可以

分析复杂频谱图上的周期结构 分离和提取在密集调频信号中的周期成分 对于具有同族谐频 异族谐频和多成分边频等复杂信号的分析甚为有效 倒频谱变换是频域信号的傅立叶积分变换的再变换 时域信号经过傅立叶积分变换可转换为频率函数或功率谱密度函数 如果频谱图上呈现出复杂的周期结构而难以分辨时 对功率谱密度取对数再进行一次傅立叶积分变换 可以使周期结构呈便于识别的谱线形式 第二次傅立叶变换的平方就 对数功率谱的功率谱 倒功率谱的开方是倒功率谱 即

即称幅值倒频谱 简称倒频谱

CG(!)=F-1{igX(f)}

j!x(f)

此处X(f)=F{X(t)}=ax(f)+jbx(f)=Ax(f) !

若取自然对数 则

inX(f)=inAx(f)+i"x(f)

由此可见 复倒谱变换保留了相位信息

通常使用的信号序列的实倒谱分析 有时也简称为倒谱 与复倒谱相对照 它定义为信号序列傅立叶变换幅值的对数的傅立叶反变换

#倒频谱分析在齿轮箱故障诊断中的优越性

! 倒频谱变换受传输途径的影响很小 一般情况

!"

机械工程师2005年第8

期

下9在机器外部测得的信号x(

t)受传递路径的影响9其功率谱密度由下式给出

Gxx(f)=Gff(f) hxf(f) 2

其中Gff(f)为振源的自功率谱9Hxf(f)为振源与测点之间的传递函数0对上式去对数后有

lgGxx(f)=lgGff(f)+2lg Hxf(f)

对上式作傅立叶变化得

F-1 lgGxx(f)}=F lgGff(f)}+F 2lg Hxf(f) }

由以上分析可见9振源和传递途径的影响表现为倒频谱的相加0由于振源与传递途径的倒频谱相互差别很大9它们在倒谱中是分开的9很容易区分出来0这一结果也表明用倒频谱来诊断故障信号时9测量位置的选择要求不是很严格0

2 倒频谱是频谱的频谱9它能分析出复杂频谱图上的周期结构9分离和提取频谱中的周期成分0在变换过程中9倒频谱是对数谱图上周期性频率结构成分的能量做了又一次集中9在功率的对数转换时给低幅值分量有较高的加权9而对高幅值分量以较低的加权9结果使小周期信号在倒频谱图中得到了突出9从而使边频现象在倒频谱中得到全面的反映0针对某一边带间隔相等的边频族9在倒谱中将集中为某一倒频分量9其高度为频谱中所有该组边频分量高度的平均9其倒频值!为边带间距的倒数0

3 在功率谱密度图上9边频间距的分辨力受分析带宽的限制9分析带宽越宽9分辨力越差9甚至使某些边频信号不易分辨0若为了提高分辨力而采用局部选带放大技术9又将丢失某些边带信号0而频倒谱变换能在整个功率谱范围内求取边频带的平均间距9因而既不会漏掉边频信号9又能给出非常精确的间距结果0

$倒频谱分析在齿轮箱齿轮故障诊断中应用实例5.1

例1

!3"

对某型坦克齿轮传动箱做振动试验9技术参数如下:主动轴转速!!1500r/min9轴频的"1!25Hz9#1=30;中间轴轴频"2!19.7Hz9#2=389啮合频率fc="1X#1="2X#2!750Hz0

其振动频谱如图10

图%振动信号的幅值谱

从图中可以看出9在755Hz附近有尖峰出现0对采集数据作倒谱分析9倒频谱如图20

由图2可见9在T=40ms处有一峰值出现9其对应频率为

!f=1/T=1000/40=25Hz

而主动轴转频f2=1500/60=25Hz9由此可以推断9齿轮箱中间轴振动谱的边带主要是由主动轴转频调制而成0由

图#振动信号的倒频谱

此分析9故障主要发生在主动齿轮上9故障性质有两种可能:"齿轮加工分度误差大;#载荷波动9而引起齿面剥落.针对幅值谱在750Hz附近出现尖峰9在其附近进行细化谱分析9得到:一族调制边带为755125Hz的峰值比较突出9由此可验证主动齿轮是主要的调制源0

5.2例2

如图3为一有缺陷的齿轮在运行时测得的功率谱9

它含有大量的边频带频谱分量0通过功率谱我们只能大致估计其边频间距约为10Hz9很难分辨确定出各种周期成分0但是通过做该齿轮的倒频谱如图4所示9我们能够精确的找到其倒频率!=9.95ms9对应频率为1/!=10.4Hz0这就很方便的找出了复杂频谱上的周期成分0另外9从齿轮倒频谱图中我们还可以找到频率为28.1ms的谱线9其对应的频率为35.6Hz9这个频率是齿轮轴的旋转频率0

图!

齿轮运行时功率谱

图"

齿轮运行时倒频谱图

!结论

本文详细介绍了倒频谱分析的定义及其分析应用特

点9并针对齿轮传动箱振动特点9重点介绍了倒频谱分析在齿轮传动箱故障诊断中的应用9实践证明9倒频谱在齿轮传动箱故障诊断中可将主要的信息功率谱从复杂的边

机械工程师!""#年第!期

!"

球盘式摩擦磨损实验机的研制

梁

风!

张

锋!

宋宝玉

（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001）

摘要:介绍了球盘式摩擦磨损实验机的设计思想、工作原理、结构特点。该实验机可用于摩擦学中不同材料的摩擦性

能测试，是工科院校较为理想的实验设备。关键词:摩擦磨损;摩擦学;实验装置中图分类号:TH117.1

文献标识码:A

(2005>08-0036-02文章编号:l002-2333

!前言

'机械设计"~ 机械摩擦磨损实验机是用于工科院校

设计基础"课程教学的实验设备O根据摩擦磨损实验和实验教学的要求,教学用摩擦磨损实验机主要用于测试在不同速度~较小载荷条件下各种材料和润滑剂的摩擦性能,然后进行摩擦磨损机理的研究O设计摩擦磨损实验机机械部分首先应满足摩擦学实验和实验教学的基本要求,其次易于学生不同配副材料的更换和不同参数的调节O在此基础之上还要求实验机运转平稳~机械震动小,以减小由于机械原因产生的误差O结合学生实验特点,设计的摩擦磨损实验机采用球盘式结构,这种结构的摩擦磨损实验机体积小~机械传动结构简单~试件装夹方便O实验所用上试件可利用滚动轴承的标准球体,这种球体价格低,可以直接在市场购买;实验所用下试件为圆盘,它对任何材料都可采用车削加工,加工成本低,便于不同材料的摩擦学性能测试,这是球盘式摩擦磨损实验机的最大特点O实践证明该实验机为摩擦学实验提供了一个功能强,性价比高的实验设备O

1.带传动5.上试件

图!

6.夹头

实验机原理图

3.转杯

4.下试件

7.砝码

8.杠杆

9.压力传感器

2.电动机及齿轮减速器

实验机主要技术指标:下试件转速:18~3001/miI最大载荷:P=10N摩擦半径:10~30mm

!2.1

实验机工作原理介绍实验机

实验机机械部分工作原理如图1所示O

电动机2通过减速器减速后,经带传动1驱动转杯3

2.2试件

试件结构及尺寸如图2所示O上试件为球体,可直接选用不同材料的标准轴承球O下试件为圆盘,可选用不同材料经车削加工而成O

回转,下试件4安装在转杯3中并随转杯一起回转,上试件5装在夹头6中O载荷P由砝码7的重力W产生,杠杆8在摩擦力F作用下摆动,杠杆的另一端压在压力传感器9上,压在压力传感器上的力G可由实验机配套的数据采集测量系统获得O工作时,可在下试件表面上滴润(边界润滑>,也可不加润滑油(干摩擦>O滑油

2.3摩擦系数测试原理

如图1所示,实验机作用在试件上的载荷P由砝码

重力W产生,P与W的关系为:

P=W(1>

作用在上试件5上的摩擦力F与作用在传感器9上的力

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

3 牛立勇,关惠玲.细化和倒谱分析在坦克齿轮箱故障诊断中的频中识别出来,同时倒频谱能将边频谱中的周期成分明

显区分开,可较好地研究啮合频率及边频特征,具有实际应用价值O

参考文献

1 2

李德葆,张元润.振动测量与试验分析 M .北京:机械工业出版社,1991.

刘维平,安钢.装甲车辆测试与试验学 M .北京:装甲兵工程学院,1996.

应用 J .郑州大学学报(工学版>,2003,24(3>:95-97.

(编辑昊

天>

!!!!!!!!!!

作者简介:张金(1980->,在读研究生,研究方向为齿轮传动箱状态检

测与故障诊断O张耀辉,男,教授O

收稿日期:2005-05-05

!"

机械工程师2005年第8期

倒频谱分析法及其在齿轮箱故障诊断中的应用

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

张金， 张耀辉， 黄漫国

北京装甲兵工程学院,研究生二队,北京,100072机械工程师

MECHANICAL ENGINEER2005(8)14次

1.牛立勇;关惠玲 细化和倒谱分析在坦克齿轮箱故障诊断中的应用[期刊论文]-郑州大学学报(工学版) 2003(03)2.刘维平;安钢 装甲车辆测试与试验学 19963.李德葆;张元润 振动测量与试验分析 1991

1.刘淑霞.崔喜贺.王家忠.赵晓顺 基于虚拟仪器的机床齿轮箱故障诊断系统的设计[期刊论文]-电子测量与仪器学报 2010(5)2.孙照强.鲁耀兵.李宝柱.彭军 宽带信号及其特征的微多普勒提取技术研究[期刊论文]-系统工程与电子技术 2008(11)3.孙照强.鲁耀兵.李宝柱 基于弹道目标重诱饵摆动的微多普勒及其特征提取研究[期刊论文]-现代防御技术 2008(5)4.舒服华.方华正 陶瓷厂球磨机齿轮减速箱倒频谱故障诊断法[期刊论文]-陶瓷 2008(1)

5.王承来.岳蕾 反滤波技术在提高OCT图像分辨率中的应用[期刊论文]-中国医疗器械信息 2008(5)6.舒服华 基于倒频谱分析的烘缸传动齿轮箱故障诊断[期刊论文]-中华纸业 2007(8)

7.肖云魁.程广涛.孙东江.李会梁.张威.司爱威 基于小波分形技术提取变速器轴承故障特征[期刊论文]-科学技术与工程 2007(20)8.须莹 基于线性二次最优控制PID参数优化方法的泵控马达系统研究[期刊论文]-黑龙江工程学院学报（自然科学版） 2007(3)9.舒服华 基于倒频谱分析的球磨机减速机故障诊断[期刊论文]-水泥技术 2007(3)10.舒服华 圆网印花机齿轮传动箱倒频谱分析故障诊断[期刊论文]-染整技术 2007(3)

11.舒服华 混凝土搅拌机减速箱故障诊断的一种新方法[期刊论文]-建筑砌块与砌块建筑 2007(3)12.王骏 离心泵组齿轮箱的故障诊断[学位论文]硕士 2007

13.戚晓利.潘紫微 频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用[期刊论文]-安徽工业大学学报（自然科学版） 2006(4)14.刘小娟 基于.NET的机械状态远程监测系统研究[学位论文]硕士 2006

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxgcs200508017.aspx

倒频谱分析法及其在齿轮箱故障诊断中的应用

张

金!

张耀辉!

黄漫国

（北京装甲兵工程学院研究生二队，北京100072）

摘要 分析了齿轮传动箱振动特点，介绍了倒频谱分析的定义、诊断特点及该方法在齿轮传动箱故障诊断中的独到忧

点，并且举出了倒频谱分析方法在齿轮及齿轮传动箱故障诊断中的应用实例。关键词 倒频谱；故障诊断；齿轮传动箱

2005 08-0034-03中图分类号 TB534文献标识码 A文章编号 1002-2333

!引言倒谱变换是一种在语音和图像处理中广泛应用的非线性信号处理技术 它是在1963年被Bogert ~eaiy和

在齿轮箱的故障诊断中 关键是对齿轮的状态检测和故障诊断 齿轮箱工作时所产生的振动信号含有齿轮加工 安装 运行及损伤状态等信息 所以齿轮故障的诊断,关键是如何把各种有用的故障信息分离出来 根据齿轮振动机理及相关的频谱分析方法来进行振动信号处理和特征提取,从而确定故障及其可能原因 这是目前齿轮故障诊断中的一种比较有效的方法 而倒频谱分析在该方面有其独特的优势 并在实际的诊断过程中得到了广泛的应用

Tukey提出的 它是同态系统理论的基础 专门处理通过

卷积组合在一起的信号 倒谱变换技术还在地震信号和声纳信号的处理领域得到了成功的应用

倒谱变换主要有两种分析方法 复倒谱分析和实倒谱分析 复倒谱分析保留了信号的全部信息 能够对信号的回声进行检测 实倒谱分析则在变换过程中保留了信号的频谱幅度信息 摒弃了相位信息 所以不能够对信号进行重建 但是可以利用它来进行重建一个最小相位信号

关于倒频谱的定义有以下几种

! 最早的定义是 功率谱密度的对数的功率谱密度 "1# 即

!齿轮箱故障振动特点分析

齿轮振动的频谱图包含丰富的信息,不同的振动特

点,其相应的谱线会发生特定的变化,因而对齿轮各种工作状态的频谱进行分析,从中可确定其故障

在实际齿轮箱的振动信号中,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 因此,倒频谱分析方法是齿轮故障诊断的一种有效方法

C(!)=\F{igGxx(f)}\2

式子中!为倒频谱的时间变量 称为倒频率 F{}表示对括弧中的函数进行傅氏变换 Gxx f =\F{x(t)}\2为时域信号x

(t)的自功率谱密度 C(!)现在称为倒功率谱

" 功率谱密度对数的傅氏反变换

CP(!)=F-1{igGxx(f)}

该定义式表明倒谱变换是一种频-时变换 3 幅值倒频谱

Ca(!)=\F{igGxx(f)}\

该定义即现在通常所说的实倒频谱 有时也简称倒谱

4 复数倒频谱

"倒频谱分析法的定义

倒频谱是近代信号处理技术中的一项新技术 可以

分析复杂频谱图上的周期结构 分离和提取在密集调频信号中的周期成分 对于具有同族谐频 异族谐频和多成分边频等复杂信号的分析甚为有效 倒频谱变换是频域信号的傅立叶积分变换的再变换 时域信号经过傅立叶积分变换可转换为频率函数或功率谱密度函数 如果频谱图上呈现出复杂的周期结构而难以分辨时 对功率谱密度取对数再进行一次傅立叶积分变换 可以使周期结构呈便于识别的谱线形式 第二次傅立叶变换的平方就 对数功率谱的功率谱 倒功率谱的开方是倒功率谱 即

即称幅值倒频谱 简称倒频谱

CG(!)=F-1{igX(f)}

j!x(f)

此处X(f)=F{X(t)}=ax(f)+jbx(f)=Ax(f) !

若取自然对数 则

inX(f)=inAx(f)+i"x(f)

由此可见 复倒谱变换保留了相位信息

通常使用的信号序列的实倒谱分析 有时也简称为倒谱 与复倒谱相对照 它定义为信号序列傅立叶变换幅值的对数的傅立叶反变换

#倒频谱分析在齿轮箱故障诊断中的优越性

! 倒频谱变换受传输途径的影响很小 一般情况

!"

机械工程师2005年第8

期

下9在机器外部测得的信号x(

t)受传递路径的影响9其功率谱密度由下式给出

Gxx(f)=Gff(f) hxf(f) 2

其中Gff(f)为振源的自功率谱9Hxf(f)为振源与测点之间的传递函数0对上式去对数后有

lgGxx(f)=lgGff(f)+2lg Hxf(f)

对上式作傅立叶变化得

F-1 lgGxx(f)}=F lgGff(f)}+F 2lg Hxf(f) }

由以上分析可见9振源和传递途径的影响表现为倒频谱的相加0由于振源与传递途径的倒频谱相互差别很大9它们在倒谱中是分开的9很容易区分出来0这一结果也表明用倒频谱来诊断故障信号时9测量位置的选择要求不是很严格0

2 倒频谱是频谱的频谱9它能分析出复杂频谱图上的周期结构9分离和提取频谱中的周期成分0在变换过程中9倒频谱是对数谱图上周期性频率结构成分的能量做了又一次集中9在功率的对数转换时给低幅值分量有较高的加权9而对高幅值分量以较低的加权9结果使小周期信号在倒频谱图中得到了突出9从而使边频现象在倒频谱中得到全面的反映0针对某一边带间隔相等的边频族9在倒谱中将集中为某一倒频分量9其高度为频谱中所有该组边频分量高度的平均9其倒频值!为边带间距的倒数0

3 在功率谱密度图上9边频间距的分辨力受分析带宽的限制9分析带宽越宽9分辨力越差9甚至使某些边频信号不易分辨0若为了提高分辨力而采用局部选带放大技术9又将丢失某些边带信号0而频倒谱变换能在整个功率谱范围内求取边频带的平均间距9因而既不会漏掉边频信号9又能给出非常精确的间距结果0

$倒频谱分析在齿轮箱齿轮故障诊断中应用实例5.1

例1

!3"

对某型坦克齿轮传动箱做振动试验9技术参数如下:主动轴转速!!1500r/min9轴频的"1!25Hz9#1=30;中间轴轴频"2!19.7Hz9#2=389啮合频率fc="1X#1="2X#2!750Hz0

其振动频谱如图10

图%振动信号的幅值谱

从图中可以看出9在755Hz附近有尖峰出现0对采集数据作倒谱分析9倒频谱如图20

由图2可见9在T=40ms处有一峰值出现9其对应频率为

!f=1/T=1000/40=25Hz

而主动轴转频f2=1500/60=25Hz9由此可以推断9齿轮箱中间轴振动谱的边带主要是由主动轴转频调制而成0由

图#振动信号的倒频谱

此分析9故障主要发生在主动齿轮上9故障性质有两种可能:"齿轮加工分度误差大;#载荷波动9而引起齿面剥落.针对幅值谱在750Hz附近出现尖峰9在其附近进行细化谱分析9得到:一族调制边带为755125Hz的峰值比较突出9由此可验证主动齿轮是主要的调制源0

5.2例2

如图3为一有缺陷的齿轮在运行时测得的功率谱9

它含有大量的边频带频谱分量0通过功率谱我们只能大致估计其边频间距约为10Hz9很难分辨确定出各种周期成分0但是通过做该齿轮的倒频谱如图4所示9我们能够精确的找到其倒频率!=9.95ms9对应频率为1/!=10.4Hz0这就很方便的找出了复杂频谱上的周期成分0另外9从齿轮倒频谱图中我们还可以找到频率为28.1ms的谱线9其对应的频率为35.6Hz9这个频率是齿轮轴的旋转频率0

图!

齿轮运行时功率谱

图"

齿轮运行时倒频谱图

!结论

本文详细介绍了倒频谱分析的定义及其分析应用特

点9并针对齿轮传动箱振动特点9重点介绍了倒频谱分析在齿轮传动箱故障诊断中的应用9实践证明9倒频谱在齿轮传动箱故障诊断中可将主要的信息功率谱从复杂的边

机械工程师!""#年第!期

!"

球盘式摩擦磨损实验机的研制

梁

风!

张

锋!

宋宝玉

（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001）

摘要:介绍了球盘式摩擦磨损实验机的设计思想、工作原理、结构特点。该实验机可用于摩擦学中不同材料的摩擦性

能测试，是工科院校较为理想的实验设备。关键词:摩擦磨损;摩擦学;实验装置中图分类号:TH117.1

文献标识码:A

(2005>08-0036-02文章编号:l002-2333

!前言

'机械设计"~ 机械摩擦磨损实验机是用于工科院校

设计基础"课程教学的实验设备O根据摩擦磨损实验和实验教学的要求,教学用摩擦磨损实验机主要用于测试在不同速度~较小载荷条件下各种材料和润滑剂的摩擦性能,然后进行摩擦磨损机理的研究O设计摩擦磨损实验机机械部分首先应满足摩擦学实验和实验教学的基本要求,其次易于学生不同配副材料的更换和不同参数的调节O在此基础之上还要求实验机运转平稳~机械震动小,以减小由于机械原因产生的误差O结合学生实验特点,设计的摩擦磨损实验机采用球盘式结构,这种结构的摩擦磨损实验机体积小~机械传动结构简单~试件装夹方便O实验所用上试件可利用滚动轴承的标准球体,这种球体价格低,可以直接在市场购买;实验所用下试件为圆盘,它对任何材料都可采用车削加工,加工成本低,便于不同材料的摩擦学性能测试,这是球盘式摩擦磨损实验机的最大特点O实践证明该实验机为摩擦学实验提供了一个功能强,性价比高的实验设备O

1.带传动5.上试件

图!

6.夹头

实验机原理图

3.转杯

4.下试件

7.砝码

8.杠杆

9.压力传感器

2.电动机及齿轮减速器

实验机主要技术指标:下试件转速:18~3001/miI最大载荷:P=10N摩擦半径:10~30mm

!2.1

实验机工作原理介绍实验机

实验机机械部分工作原理如图1所示O

电动机2通过减速器减速后,经带传动1驱动转杯3

2.2试件

试件结构及尺寸如图2所示O上试件为球体,可直接选用不同材料的标准轴承球O下试件为圆盘,可选用不同材料经车削加工而成O

回转,下试件4安装在转杯3中并随转杯一起回转,上试件5装在夹头6中O载荷P由砝码7的重力W产生,杠杆8在摩擦力F作用下摆动,杠杆的另一端压在压力传感器9上,压在压力传感器上的力G可由实验机配套的数据采集测量系统获得O工作时,可在下试件表面上滴润(边界润滑>,也可不加润滑油(干摩擦>O滑油

2.3摩擦系数测试原理

如图1所示,实验机作用在试件上的载荷P由砝码

重力W产生,P与W的关系为:

P=W(1>

作用在上试件5上的摩擦力F与作用在传感器9上的力

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

3 牛立勇,关惠玲.细化和倒谱分析在坦克齿轮箱故障诊断中的频中识别出来,同时倒频谱能将边频谱中的周期成分明

显区分开,可较好地研究啮合频率及边频特征,具有实际应用价值O

参考文献

1 2

李德葆,张元润.振动测量与试验分析 M .北京:机械工业出版社,1991.

刘维平,安钢.装甲车辆测试与试验学 M .北京:装甲兵工程学院,1996.

应用 J .郑州大学学报(工学版>,2003,24(3>:95-97.

(编辑昊

天>

!!!!!!!!!!

作者简介:张金(1980->,在读研究生,研究方向为齿轮传动箱状态检

测与故障诊断O张耀辉,男,教授O

收稿日期:2005-05-05

!"

机械工程师2005年第8期

倒频谱分析法及其在齿轮箱故障诊断中的应用

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

张金， 张耀辉， 黄漫国

北京装甲兵工程学院,研究生二队,北京,100072机械工程师

MECHANICAL ENGINEER2005(8)14次

1.牛立勇;关惠玲 细化和倒谱分析在坦克齿轮箱故障诊断中的应用[期刊论文]-郑州大学学报(工学版) 2003(03)2.刘维平;安钢 装甲车辆测试与试验学 19963.李德葆;张元润 振动测量与试验分析 1991

1.刘淑霞.崔喜贺.王家忠.赵晓顺 基于虚拟仪器的机床齿轮箱故障诊断系统的设计[期刊论文]-电子测量与仪器学报 2010(5)2.孙照强.鲁耀兵.李宝柱.彭军 宽带信号及其特征的微多普勒提取技术研究[期刊论文]-系统工程与电子技术 2008(11)3.孙照强.鲁耀兵.李宝柱 基于弹道目标重诱饵摆动的微多普勒及其特征提取研究[期刊论文]-现代防御技术 2008(5)4.舒服华.方华正 陶瓷厂球磨机齿轮减速箱倒频谱故障诊断法[期刊论文]-陶瓷 2008(1)

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