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摘要
传统振动监测需依附被检对象，从而引起振动干扰源激励的增多，使得变工况下齿轮振动信号的故障特征被干扰信号湮没。为了解决这一问题，以啮合齿轮组为研究对象，分析了静电监测信号的优势，推导了信号时频分析理论，提出了一种基于静电信号和短时傅里叶变换(STFT)的齿轮故障监测方法。首先，研究了静电监测技术机理，设计了带阻滤波器去除工频干扰，完成了信号预处理工作；然后，推导了短时傅里叶加窗变换的原理，并结合齿轮振动和静电实验数据，分析了其时频域信号特征；最后，搭建了齿轮故障监测平台，进行了齿轮啮合磨损区域静电监测实验，验证了从静电信号中提取出齿轮故障特征的普适性。实验结果表明：静电信号提取的齿轮特征频率为309.6 Hz,与齿轮实际啮合频率一致，静电信号的三维功率谱密度与齿轮转速、载荷呈现正相关关系；与齿轮的振动信号相比，静电信号包含的干扰频带少，且利用时频功率谱可凸显不同的故障信息。研究结果表明：采用静电信号能较好地获取变工况下齿轮的状态信息，克服了振动监测的不足，该齿轮故障监测方法具有一定的应用价值。
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单位南京航空航天大学; 江苏理工学院
