齒輪故障診斷實例分析

1、9.L4立車傳動箱齒輪磨損和軸彎曲故障的診斷】.診斷目的和對象某廠一臺C516A立車，于1989年底出現(xiàn)變速箱的振動和噪聲異?，F(xiàn)象，在22310000ss 5 ls(z 7 zI 3 1197.66146.022917.07114.813932.0292.534234.3877.695849.6145.0261523.4443.7771831.0343.125834.9836.979429529.38序號 頻率/Hz幅值10-3（mm/s）頻率/Hza)EE72、S序號 幔率/Hz帽值“O-3(mm，g)2I916.609.182931.255.383901.951.494944.92l.!9

2、5882.421.166848.241.1069617897.07算率7Hzb)nB.255.5.758 214.48Hz10 129.13Hz2.833.33熟率/Hz圖94 C6132車床某齒輪產(chǎn)生齒形誤差時振動速度的頻譜圖頻譜圖 b）細化嫉沿 c）韁化解西潮正常工況工作時，有時發(fā)生跳刀，有時甚至出現(xiàn)悶車,既影響被加工工件表面粗 糙度，又影響加工速度。為此曾進行了兩次檢修，并更換了部分零件，但機床的 異常振動現(xiàn)象未能消除。2.診斷分析和結論表9-4是立車轉速為33.35r/min時各軸轉速、轉頻和嚙合頻率.圖9-5是安 裝在二級傳動箱上第5測點軸向振動速度的頻譜、細化諧和解調譜，譜圖中存在

3、 中心頻率為526.6Hz、調制頻率為3.45Hz調制邊頻帶，分別恰好等于齒數(shù)為19/ 76齒的VI軸與V軸嚙合頻率的兩倍和V軸轉頻。由此可以判斷，19/76齒輪副出 現(xiàn)較嚴重故障，V軸發(fā)生了較嚴重彎曲與扭轉。出現(xiàn)二階嚙合頻率調制的主要原 因可能是軸發(fā)生彎扭聯(lián)合作用而導致齒輪變形和磨損，使一個齒在嚙合過程中兩 次接觸，9-4 C516A立車各軸轉頻、轉速和嚙合頻率軸序號傳 動轉速/(r/min)轉頻/Hi峭合頻率/Hz164/641037.617.291106.3U24/301037.617.29415.0U27/27830.113.83373.5IV19/76830.113.83262.8V

4、48/48207.53.45161.0M19/19207.53.4565.71W27/168207.53.4593.37*33.350.551992年5月對這臺立車變速箱檢修時發(fā)現(xiàn)，19/76這對齒輪兩側有均勻磨損 的現(xiàn)象,整個齒輪上的全部齒都發(fā)生了變形，且整個軸也發(fā)生了 30m左右的二 階軸彎曲。按診斷結果更換部件后，立車的異?，F(xiàn)象全部消失。9.3.3水泥磨機減速器齒輪故障的診斷分析對.診斷目的和對象某水泥集團有限公司共有兩臺水泥磨機，每臺磨機有兩臺減速器。2000年7圖9-27測點布置圖1 9一測點位置月2號水泥磨機減速器又出現(xiàn)了振動、 噪聲較大的不良狀態(tài)。水泥磨機的有關原始數(shù)據(jù)：水泥 磨

5、機：規(guī)格，64.2m x 13.2m;產(chǎn)量， 105 t/h;羅馬尼亞產(chǎn)；電動機：型號， MIP-A-2000-1000;功率，2 000kW;功率 因數(shù)，0.83;轉速，990r/min;羅馬尼亞 產(chǎn)；減速器：型號，BH180;功率， 2000kW;減速比，980/108.9O測點布置如圖9-27, 1、4測點位于 減速器輸出軸的兩個軸承座上，2、5測 點位于中間軸的兩個軸承座上，3、6測點位于輸入軸的兩個軸承座上。9測點位于電動機外殼頂端，7、8測點位于減速 器輸入、輸出軸箱體上。2號水泥磨機兩臺（3號、4號）減速器、電動機，測點僅 標其中一臺，另一臺測點與之對應。.診斷方法及分析:主要故

6、障特征頻率：各傳動軸回轉頻率：輸入軸，16.5Hz;中間軸, 3.23Hz；輸出軸：1.82Hz;兩級減速的齒輪嚙合頻率：一級Z2, 330Hz;二 級Z3Z4, 171.2Hz;各軸承故障基階特征頻率見表98。W9-8各軸承故障基階特征頻率序號型號內徑 d/mm外徑D/mm滾動體 敷目內環(huán)故障頻率/Hz外環(huán)故障頻率/Hz滾動體故障頻率/Hz12311422037021195.3150.963223160300S0021U 138.2,29.412.743231723606002121.516.87.18由圖9-28a可以得出如下結論：1）兩減速器中間軸每轉一圈（時間為305.5 ms）均有一

7、次較強烈的振動，估 計與輪齒損傷有關。3號減速器主要振動頻率為中間軸每轉振動102次，正好為齒輪Z2的齒 數(shù)，表明齒輪Z?齒面出現(xiàn)損傷。齒輪Z2各齒嚙合產(chǎn)生的振動幗度值大小不一， 表明各齒的損傷程度不同。4號減速器中時域圖每一條幅值線代表嚙合一次的振動，在最大沖擊振 動幅值線兩側存在有較高的幅值線，表明有幾個輪齒存在較大的變形。經(jīng)修形 后，最大振動幅值降低約為50%,但仍偏高，說明輪齒修形未完全到位。由圖9-28b可以得出如下結論：1）兩減速器振動的主要頻率為齒輪Z3、Z4的噴合頻率171.9Hz和齒輪Z1、 Z2的嚙合頻率331.2Hz及其2倍頻、3倍頻，表明這兩對齒輪的嚙合振動是主要 振源

8、。3號減速器齒輪4、Z?嚙合振動較大，表明輪齒的制造誤差及齒面損傷 是引起振動的主要原因。而4號減速器齒輪Zi、Z2的嚙合頻率、2倍頻、3倍頻 的譜線福值呈遞減規(guī)律，表明其總體嚙合狀態(tài)尚可。2）在3號減速器齒輪4、的嚙合頻率331.2Hz的兩邊，出現(xiàn)明顯的邊 頻，且譜線間的差頻為15.62Hz,正好與輸入軸的回轉頻率相吻合，表明 331.2Hz與15.62Hz產(chǎn)生兩制現(xiàn)象，說明輸入軸小齒輪存在偏心。而4號減速 器無明顯調制現(xiàn)象，表明Z,偏心較小。3）從頻譜圖上未發(fā)現(xiàn)兩臺減速器有明顯的軸承故障譜線，表明各軸承工作 正常01J _il j_ _i_ i _ i iI_ n q i i i _ i

9、Ptii i0.616時間/s時間/S0.64r01.25頻率/kHzb)彳“ 1 1 1 1 1 111 1 110.01.25頻率/kHz圖928時域圖和頻域圖a）時域圖b）頻域圖結論：2號磨機兩臺減速器經(jīng)打開檢查發(fā)現(xiàn)：3號減速器Z2齒輪的一個齒沿齒長方 向從齒根部已斷去200mm左右，只剩下170mm左右參與工作，其余各齒面出現(xiàn) 不同程度的點蝕和剝落；齒輪乙、Z2沿齒長方向只有約2/3部分參與嚙合，表 明存在齒向誤差；齒輪Zj、2,齒面均有輕度點蝕和剝落。4號減速器Z2齒輪在 局部圓周上有3個齒面點蝕剝落嚴重，并靠近齒端，沿齒長方向其余齒面參與嚙 合較少，Z2齒輪其余輪齒齒面有不同程度的

10、輕傷和點蝕；齒輪益齒面狀況良 好；齒輪Z3、Z齒面出現(xiàn)程度不一的點蝕和剝落?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的情況基本和我們 的預測相一致。風機機組增速器齒輪故障的詒斷分析】.診斷目的和對象某煉油化工總廠2號催化裝置的煙機.主風機組是該廠生產(chǎn)的關鍵設備，其 增速器的傳動功率為4600kW,低、高速軸的轉速分別為1486r/min和6042r/min, 齒數(shù)分別為114個和28個。1999年以來，該齒輪箱振動一直在4.07.Omm/s之 間波動，振值雖然較大，但無明顯上升趨勢。.診斷分析和結論圖9-29是1999年10月26日低速軸的原始振動波形和頻譜（當時殼體振動烈 度值為6.Omm/s左右），除了嚙合頻率（2800

11、Hz左右）處有一較大峰值外，我們很 難從中得到更多有益的啟示。時域波形3畝列W (26/辿悵W圖929低速軸的原始振動波形和頻譜圖930是該信號經(jīng)過小波分解后的波形和頻譜，從中可明顯看出，在160ms 的時間跨度內存在4個明顯的脈沖，但脈沖出現(xiàn)的時間間隔是不一樣的。困931是該信號經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡濾波后的波形，其結果與小波分解后的結果完 全相同，也是存在4個隨機沖擊。圖9-32是高速軸的振動經(jīng)小波分解后的波形和頻譜，也存在很明顯的隨機 沖擊現(xiàn)象，且脈沖的數(shù)量更多。圖933是齒輪箱低速軸振動經(jīng)相關濾波后的振動波形和頻譜，由圖可見， 存在明顯的調幅現(xiàn)象。因此，我們綜合分析認為：該齒輪箱運行中存在明顯的隨

12、機沖擊現(xiàn)象，很可 能是由于軸瓦巴氏合金剝落，或潤滑油中有較多的雜質造成。同時從齒輪箱軸向 振動較大及調幅特征明顯的現(xiàn)象看，可能還存在安裝不平行及齒面磨損的缺陷。因當時生產(chǎn)需要，在加強監(jiān)測的同時，該機組一直帶病堅持運行。11月23日， 對齒輪箱的潤滑油樣進行了鐵譜分析，結果表明，存在較大尺寸的巴氏合金顆粒。50J00150時間，ms 頻諧時域波形(7衛(wèi))/第二1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000頻率/Hz圖930小波分解后的信號和頻譜（3V）50100150時間/ms圖9 31神經(jīng)網(wǎng)絡濾波后的波形(3V)時域波形/。-IOO-200501505000 5500 6000穎率/Hz2520151050100時間，ms頻譜圖32小波分解后的信