0  序文

据统计，在齿轮箱失效零件中，齿轮自身的失效比重最未必占60％，可见齿轮传动是诱发机器故障的垂危部位。因此，进行齿轮箱故障会诊参谋有着垂危的真义。

齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在责任时会产生振动，若发生故障，其振动信号的能量散布就会发生变化，振动信号是齿轮箱故障特征的载体。在齿轮箱典型故障机理参谋和特征索求方面，由于齿轮箱的结构复杂，责任环境一般比较恶劣，各式打扰较大，触及问题较多，国表里学者诚然获取了一定的收获，但关于齿轮和轴的故障机理参谋仍然不够潜入，需要进一步的完善和参谋。

通过表面参谋和实验分析，对具有故障的齿轮箱振动信号进行时域分析和频域分析，其中在领域分析中除了传统的频谱分析外，还采纳细化谱分析以及解调分析才能，并与平淡情景下的振动信号进行比较，从而索求该故障的特征。凭据其故障信号的特征，提倡行之有用的会诊才能。

1  典型故障特征

运用振动表面和实践参谋分析了齿轮箱中齿形瑕疵、齿轮均匀磨损、箱体共振、轴轻度障碍、断齿、轴回击衡、轴严重障碍、轴向窜动、轴承疲钝剥落和点蚀九种典型故障的振动特征。

1.1 齿形瑕疵

齿形瑕疵时，频谱产生以啮合频率过甚高次谐波为载波频率，齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的啮合频率调制景观，谱图上在啮合频率过甚倍频近邻产生幅值小且寥落的边频带；解调谱上出现转频阶数较少，一般以一阶为主。而当齿形瑕疵严重时，由于激振能量较大，产生以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的齿轮共振频率调制景观。

图1为某水磨机减慢器齿形不好时的频谱图、解调谱图该齿轮副啮合频率为281．75I-Iz，转频为12．35I-Iz，从解凋谱图上不错看出，一阶转频很大，而其倍频幅值较小或莫得出现。

齿形瑕疵的主要特征为：

(1)以齿轮啮合频率过甚谐波为载波频率．齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的啮合频率调制；当齿形瑕疵严重时，由于激振能量较大，以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的齿轮共振频率调制；

(2)振动能量(包括有用值和峭度联接)有一定进程的增大；

(3)包络能量(包括有用值和峭度联接)有一定进程的增大。

图片

1.2 齿轮均匀磨损齿轮均匀磨损时由于无冲击振动信号产生，是以不会出现显着的调制景观。当磨损发展到一定进程时，啮合频率过甚各阶谐波幅值显着增大，而且阶数越高，谐波增大的幅度越大。同期，振动能量(包括有用值和峭度目的)有较大幅度的加多。图2为某水泥磨机减慢机齿轮均匀磨损频谱图，均匀磨损后出现了啮合频率(5250Hz)过甚2倍频(1035Hz)、3倍频(156．3Hz)、4倍频(20898Hz)、5倍频(256．84)，凭据测试的成果来看，各阶谐波幅值显着增高，高阶增大的幅度大。齿轮均匀磨损的主要特征为：(1)齿轮啮合频率过甚谐波的幅值显着增大，阶数越高，幅值增大的幅度越大；(2)振动能量(包括有用值和峭度目的)有较大幅度的加多。

图片

1.3 箱体共振箱体共振时，在谱图上出现了箱体的固有频率成份，一般情况下共振能量很大，而其它频率成份则很小或莫得出现。

图片

图3为某水泥磨机发生箱体共振时的频谱图。从图中不错看出，磨机大齿轮啮合频率52．50Hz(箱体固有频率在52．50Hz近邻)振动能量很大，该机停机后进行测试后发现该频率成份由该车间的另一台同种号的水泥磨机通过地基传过来引起减慢机壳共振幅值仍较大。箱体共振的主要特征为振动能量很大。1.4 断齿断齿时域弘扬为幅值很大的冲击型振动，频率便是有断齿轴的转频。而频域上在啮合频率过甚高次谐波近邻出现阻隔为断齿轴转频的边频带；边频带一般数目多、幅值较大、散布较宽。解调谱中常出现转频过甚高次谐波，致使出现l0阶以上。同期由于瞬态冲击能量大，时常激发起固有频率，产生固有频率调制景观。图4为某变速箱中间轴常啮合齿轮断齿时振动加快度时域信号、频谱、细化谱及解调谱，在断齿齿轮1阶啮合频率468．7Hz近邻出现显着的有上述特质的边频带，解调谱出现调制频率为中间轴的转频11．o7}k及高次谐波。由于断齿产生的瞬态冲击能量大，时常激发起齿轮固有频率，产生固有频率调制景观，图4(d)上出现了一组以1082Hz为中心频率(目田态下断齿齿轮某阶固有频率为1069Hz)，以中间轴转频1107Hz为调制频率的边频带。在另一次变速箱中间轴常啮合齿轮断齿时也发现了上述景观。断齿的主要特征为：(1)以齿轮啮合频率过甚高次谐波为载波频率，齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现场地轴的转频和屡次高阶谐波；(2)以齿轮各阶固有频率为载波频率．齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的齿轮共振频率调制，调制边频带宽而高，解调谐出现场地轴的转频和屡次高阶谐波：(3)振动能量(包括有用值和峭度目的)有较大幅度的加多；(4)包络能量(包括有用值和峭度目的)有较大幅度的加多。

图片

图片

1.5 轴轻度障碍轴轻度障碍时，在齿轮传动中将导致齿形瑕疵，形成以啮合频率过甚倍频为载波频率，以齿轮场地轴转频为调制频率的啮合频率调制景观，如果障碍轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制但一般谱图上边带数目少而稀，它与齿形瑕疵虽有肖似的边带，但其轴向振动能量显着加大。

图片

图5为一台车床v轴发生了300tan傍边的2阶轴障碍时的振动速率频谱、细化谱息争调谱，谱图上出现了以19／76齿的Ⅳ轴与v轴啮合频率262.8Hz的2倍频526．6Hz为中心频率，以v轴转频3.45HZ为调制频率的边频带。轴轻度障碍的主要特征为：(1)以齿轮啮合频率过甚谐波为载波频率，齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带数目少而稀，解调谱上一般只出现场地轴的转频；(2)如果障碍轴上有多对齿啮台，则会出现多对啮合频率调制；(3)振动能量(包括有用值和峭度目的)有一定进程的加多；(4)包络能量(包括有用值和峭度目的)有一定进程的加多.1.6 轴严重障碍轴严重障碍时，时域有显着的冲击振动，以一定的时本领隔出现，冲击抓续了总共这个词周期的I／3以上．这与单个断齿和聚拢型故障产生的冲击振动有显着区别，这是轴严重障碍形成的齿轮啮合进程中承接屡次冲击振动组成的一次大的冲击进程。当冲击能量很大时激发起箱体的固有频率，振幅很大轴严重障碍振动能量很大，为一种严重故障．产生箱体共振调制景观。轴严重障碍时，形成以啮合频率过甚倍频、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，以齿轮场地轴转频为调制频率的啮合频率调制景观，如果障碍轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制谱图上边带数目较宽，轴向振动能量显着加大。图6为一台C523立式车床传动箱Iv轴严重障碍时振动加快度的时域波形、解调谱，图6(b)中出现了Ⅳ轴转频3．47Hz过甚倍频的调制频率。轴严重障碍的主要特征为：(1)以齿轮啮合频率过甚谐波、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，以齿轮场地轴转频为调制频率的啮合频率调制，如果障碍轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制，谱图上边带数目较宽．解调谱Hj现场地轴的转频和多阶高次谐波；(2)如果障碍轴E有多对齿轮啮合，则会出现多对啮台频率调制；(3)振动能量(包括有用值和峭度目的)有较猛进程的加多；(4)包络能量t包括有用值和峭度目的)有大幅度的加多。

图片

1.7 轴向窜动当轴上有两个同期参与啮合的斜齿轮时，有时会发生轴向窜动景观此时．时域弘扬为频率与有故障轴上相啮合的两对齿轮中较大的啮合频率十分，一周内有正负各一次大的尖峰冲击振动．频域中啮合频率幅值显着增大。图7变速箱疲钝寿命实践中一次中间轴后轴承在轴上装置不到位，轴承锁紧螺母没拧紧，松动．中间轴发生轴向窜动时振动加快度时域信号和频谱，由于中间轴上常啮合轮与2、3、4档齿轮旋向相背，齿轮从一双齿啮合过渡到另一双齿啮合进程中轴向协力大小标的变化一个周期，轴窜动一个周期，一次来往剖析中两次换向时产生冲击，如图7(a)为一正一负两个冲击，其频率身分与窜动轴上较大啮合频率469．97一致，啮合频率幅值增大(如图7(b))轴向窜动的主要特征为：(1)一根轴上有标的相背的两个斜齿轮；(2)有故障轴上齿数多的齿轮啮合频率的幅值大幅度加多；(3)振动能量(包括有用值和峭度目的)有较猛进程的加多

图片

1.8 轴有较严重的回击衡轴有较严重的回击衡时，在齿轮传动中将导致齿形瑕疵．形成以啮合频率过甚倍额为载波频率．以齿轮场地轴转频为调制频率的啮合频率调制景观．但一般谱图上边带数目少而稀。但在谱图中其有放障轴的转频身分显着加大。图8为一台新制造的精密车床在出厂前查考发现输出轴发生有较严重回击衡时的振动加快度和速率频谱、细化谱息争调谱，谱图上出现了以39／44齿的啮台频率1198．85Hz为中心频率．以输出轴和与其啮台的轴的转频30．59Hz和2539Hz为调制频率的边频带，况兼转频身分的幅值相配大，轴有较严重的回击衡时的主要特征：(1)以齿轮啮合频率过甚谐渡为载波频率．齿轮场地轴转频过甚倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带数目少而稀，解调谱上一般只出现场地轴的转频；(2)有故障轴的转频身分有较猛进程的加多；(3)振动能量(包括有用值和峭度目的)有一定进程的加多；(4)包络能量(包括有用值和峭度目的)有一定进程的加多。

图片

1.9 轴承疲钝剥落和点蚀窜改轴承表里环及窜改体疲钝剥落和点蚀后，在其频谱中高频区外环固有频率近邻出现显着的调制峰群，产生之外环固有频率为载波频率，以轴承通过频率为调制频率的固有频率调制景观，由于窜改轴承产生的振动在传动箱中与齿轮振动比较能量较小，解调谱中调制频率幅值较小，一般只出现1阶。图9为E0—140变速箱中间轴后轴承(型号50308)内圈滚谈有1／2圈严重疲钝剥落，另半圈有一处大的剥落坑时振动加快度频谱和滤波后解调谱一在2000—3000Hz领域内2258．3Hz频率近邻出现了含有34．79Hz和23．8o身分的调制峰群，而实测目田态下外环一阶固有频率为2246o9，诡计所得外环及窜改体通过频率远隔为3447Hz和23O6}{z。由于窜改轴承产生的振动在传动箱中与齿轮振动比较能量较小，解调谱中调制频率幅值较小，一般只出现1阶(如图9(b))

图片

2  会诊战略为了概述运用典型故障的特征，必须采纳对加快度和速率进行两时域(原始时域信号和包络时域信号)特征值分析和三频域(频谱、细化谱、解调谱)分析的才能。由于振动信号的时域均方值响应了平均振动能量，时域峰值、峭度和峰值目的在一定进程上响应出振动信号是否含有冲击身分，而包络时域均方值可径直响应出振动信号包络大小，峰值、峭度和峰值目的则可径直响应出振动冲击信号的是非进程，是以在时域一般选择这四个特征值四肢会诊参量，在齿轮箱故障会诊中频谱主要用于分析振动加快度信号中齿轮啮合频率和轴承内、外环固有频率等中高频身分；细化谱主要用于分析振动速率信号中各轴转频和轴承各组件通过频率等低频身分；解调谱主要用于分析振动加快度信号中各轴转频和轴承各组件通过频率等低频身分。齿轮箱因结构的复杂性，其振动的频率身分许多，故一定要在缔造档案的基础上来判断是否存在故障，并在此基础上进行故障会诊建档分为如下几个方面：(1)机器特征和参数特征：主若是缔造各轴的转频、齿轮啮合频率、窜改轴承剖析学和能源学特征频率，竖立振动速率和加快度的报警总共，为建档和会诊缔造干系参数表。(2)在线或离线建档：在会诊前必须缔造被会诊齿轮箱各测点的振动速率的时域信号和包络时域信号特征值的档案值，振动加快度的中高经常域档案，振动速率的低频档案，并缔造相应的频谱界限档案，这些值和界限档案是会诊的基础。3  追思齿轮箱故障会诊应用的信号处罚才能有时域分析和频域分析两个方面。时域分析常用统计值有均值、均方值、方差、均方根值、均方幅值、峭度和峰值目的等。频域分析包括频谱分析、细化谱分析息争调谱分析。本文运用振动表面和实践参谋分析了齿轮箱中九种常见的典型故障的振动特征，并提倡采纳在建档基础上对加快度和速率进行两时域(原始时域信号和包络时域信号)特征值分析和三频域(频谱、细化谱、解调谱)分析的才能进行齿轮箱自动会诊或智能会诊的战略。由于齿轮箱的结构复杂，责任环境一般比较恶劣，各式打扰较大，触及问题较多，齿轮箱典型故障的索求是一项难度较大的责任，还需要进一步参谋。

图片

开端：收集 本站仅提供存储处事，总共实质均由用户发布，如发现存害或侵权实质，请点击举报。