了解振动分析中的边带

定义：什么是边带？

边带 是出现在 FFT 频谱中较大中心频率两侧相等间隔的小频率峰值，称为 载波频率边带的存在是 调制——一种频率“叠加”到另一个频率上的情况。边带的间距等于调制信号的频率。边带是振动分析中最强大、最权威的诊断工具之一，尤其适用于变速箱和轴承故障检测。

边带是如何产生的？

当主振动信号（载波）的幅度随时间变化时，第二个较慢的信号（调制器）就会产生边带。一个典型的例子是齿轮齿故障：

• "(《世界人权宣言》) 齿轮啮合频率（GMF） 为载波频率。这是由齿轮齿的正常啮合产生的高频。
• 该齿轮上的一个裂齿每转就会产生一次冲击。每次故障齿啮合时，这种冲击都会调节或改变GMF信号的振幅。
• "(《世界人权宣言》) 转速 齿轮的调制频率。

FFT 频谱的结果是，GMF（载波）处出现一个较大的峰值，两侧出现较小的边带峰值，这些峰值的间隔与齿轮的转速成正比。这种模式明确证明了故障存在，并且位于该特定齿轮上。

公式为： 边带频率 = 载波频率 ± (n × 调制频率)，其中 n=1, 2, 3…

机器诊断中的关键应用

1. 变速箱诊断

这是边带分析的主要应用。

• GMF 周围的边带： 如果在齿轮的 GMF 周围出现间隔与齿轮运转速度相同的边带，则表明该齿轮存在故障（例如，齿裂、齿磨损或偏心）。
• GMF 谐波周围的边带： 严重故障通常也会在 2x 和 3x GMF 周围产生边带。
• 狩猎牙齿频率： 在复杂的齿轮组中，特定的非整数边带可以精确定位只有当不同齿轮上的两个特定齿接触时才会发生的故障。

2. 滚动轴承诊断

边带对于确认轴承故障（尤其是内圈缺陷）也至关重要。

• 缺陷 内圈 正在旋转，当它进出轴承的负载区时，它产生的冲击幅度会发生变化。
• 这会导致内圈故障频率（BPFI）的幅度调制。
• 所得光谱显示 BPFI 处出现峰值， 边带间距为轴转速的 1 倍。看到这种模式，可以非常有信心地判断内圈存在缺陷。

3. 电动机诊断

交流感应电动机转子条出现问题，可能导致在1倍转速峰值附近出现边带。这些边带的间隔为 极点通频率，即电机的转差频率乘以电机极数。

分析考虑

为了有效地使用边带分析，高质量的数据至关重要：

• 高分辨率： 需要高分辨率的FFT（例如3200线或6400线）才能清晰地看到边带峰值并准确测量其间距。分辨率较低时，边带会与载波峰值“混杂”在一起。

– 趋势： 边带的数量和振幅可以很好地指示故障的严重程度。随着故障的恶化，会出现更多的边带，其振幅也会增大。

• 缩放 FFT： 数据分析仪上的此功能允许分析师以非常高的分辨率“放大”特定频率范围，以确认边带的存在和间距。

当分析师发现清晰的边带模式时，故障诊断的可信度就会从“可能”提高到“高度可能”。

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