齒輪故障診斷

齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪的分類齒輪的嚙合過(guò)程齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)齒輪振動(dòng)的機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析第一頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)概述齒輪故障診斷

概述在現(xiàn)代機(jī)械中，要求齒輪在高速、重載等工況下工作，又要求齒輪傳動(dòng)具有高平穩(wěn)性、高可靠性據(jù)日本新日鐵會(huì)社的統(tǒng)計(jì)，齒輪故障約占機(jī)器總故障次數(shù)的10.3%左右從1956年至1986年，在美國(guó)導(dǎo)致人員傷亡或飛機(jī)損壞的直升機(jī)重大飛行事故中，齒輪箱是最主要的故障源，約占22%，為了防止此類事故的發(fā)生而不得不進(jìn)行頻繁地維修，維修費(fèi)用達(dá)到了直升機(jī)飛行成本的30%第二頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪故障診斷

概述

作用：傳遞扭矩、改變轉(zhuǎn)速

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比精確、傳動(dòng)效率高缺點(diǎn)：制造、安裝精度要求較高；不適于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)；使用維護(hù)費(fèi)用較高；精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大M1M2N1

個(gè)齒N2

個(gè)齒N1.M1=

N2.M2

M1

M2N1N2=齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)第三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪傳動(dòng)的分類按裝置形式分開(kāi)式：沒(méi)有防護(hù)罩，用于低速非重要場(chǎng)合半開(kāi)式：有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械閉式：裝在封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，常用于汽車、航空齒輪故障診斷

概述打谷機(jī)齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)減速機(jī)第四頁(yè)，共88頁(yè)。直齒齒面的形成斜齒齒面的形成直齒：嚙合過(guò)程不夠穩(wěn)定，嚙合剛度變化斜齒：可以更好的完成齒和齒之間的傳動(dòng)，它的缺點(diǎn)是會(huì)在軸上產(chǎn)生一個(gè)軸向扭力人字齒：可以消除軸向的扭力，但是裝配更困難。齒輪故障診斷

概述齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)齒輪傳動(dòng)的分類按輪齒的不同類型分第五頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪傳動(dòng)的分類按工作軸的相對(duì)位置分齒輪故障診斷

概述齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)平行軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)第六頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的嚙合過(guò)程----嚙合點(diǎn)位置的變化齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)主動(dòng)輪從動(dòng)輪主動(dòng)輪的齒根與從動(dòng)輪的齒頂接觸嚙合開(kāi)始主動(dòng)輪的節(jié)點(diǎn)與從動(dòng)輪的節(jié)點(diǎn)接觸嚙合中間主動(dòng)輪的齒頂與從動(dòng)輪的齒根接觸嚙合結(jié)束主動(dòng)輪從動(dòng)輪第七頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的嚙合過(guò)程----嚙合齒數(shù)的變化齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)齒面受載變化齒輪剛度變化齒輪嚙合齒數(shù)的變化嚙合齒數(shù)212嚙合的輪齒對(duì)數(shù)越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，每個(gè)輪齒所承受的載荷越小第八頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析幅值調(diào)制與頻率調(diào)制齒輪振動(dòng)的其他成分齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪的分類齒輪的嚙合過(guò)程第九頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析齒輪故障診斷

齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪副力學(xué)模型振動(dòng)方程為：齒面摩擦力在嚙合線上齒輪的相對(duì)位移嚙合剛度嚙合阻尼當(dāng)量質(zhì)量齒輪受載后的平均靜彈性變形由齒輪誤差和故障造成兩個(gè)齒輪間的相對(duì)位移第十頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析齒輪故障診斷

齒輪的振動(dòng)機(jī)理若考慮齒面摩擦力為0齒輪的振動(dòng)為自激振動(dòng)

為常規(guī)振動(dòng)，由材料靜變形引起的振動(dòng)

取決于齒輪故障情況齒輪的振動(dòng)主要是由的周期變化引起的。齒面受載變化直齒輪斜齒輪第十一頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析齒輪故障診斷

齒輪的振動(dòng)機(jī)理從一個(gè)輪齒開(kāi)始進(jìn)入嚙合到下一個(gè)輪齒進(jìn)入嚙合，齒輪的嚙合剛度就變化一次。因此齒輪嚙合剛度的變化頻率----嚙合頻率齒輪剛度變化嚙合齒數(shù)齒輪嚙合齒數(shù)的變化212第十二頁(yè)，共88頁(yè)。帶點(diǎn)蝕故障的齒1旋轉(zhuǎn)一周，與齒2嚙合一次，產(chǎn)生一次沖擊即：轉(zhuǎn)一圈一次沖擊，與轉(zhuǎn)頻在數(shù)值上是相等的舉例說(shuō)明帶點(diǎn)蝕故障的齒輪的嚙合過(guò)程：齒輪的力學(xué)模型分析齒輪故障診斷

齒輪的振動(dòng)機(jī)理第十三頁(yè)，共88頁(yè)。上節(jié)課內(nèi)容復(fù)習(xí)什么是轉(zhuǎn)頻？轉(zhuǎn)頻表示每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。例如：發(fā)生一個(gè)斷齒，轉(zhuǎn)速850r/min,轉(zhuǎn)頻f=14.2Hz1秒鐘有14個(gè)沖擊第十四頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析幅值調(diào)制與頻率調(diào)制齒輪振動(dòng)的其他成分齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析第十五頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制可以分為：幅值調(diào)制、頻率調(diào)制tAtA幅值調(diào)制頻率調(diào)制原因1：齒輪載荷不均勻、齒距不均勻及故障造成的載荷波動(dòng)，會(huì)對(duì)振動(dòng)幅值產(chǎn)生影響

原因2：同時(shí)也產(chǎn)生扭矩波動(dòng)，使齒輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而影響頻率結(jié)構(gòu)第十六頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制---調(diào)幅齒輪嚙合過(guò)程中，嚙合頻率及其各次諧波視為載波齒面點(diǎn)蝕、剝落引起的振動(dòng)(周期出現(xiàn))信號(hào)，視為調(diào)制波兩者同時(shí)存在時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生調(diào)制效應(yīng)時(shí)域上表現(xiàn)為──相乘頻域上表現(xiàn)為──卷積Question?載波：調(diào)制波：合成信號(hào)：嚙合頻率轉(zhuǎn)頻第十七頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制---調(diào)幅例：齒輪嚙合振動(dòng)信號(hào)：齒輪點(diǎn)蝕引起的振動(dòng)信號(hào):調(diào)幅后的振動(dòng)信號(hào)為：調(diào)幅后的振動(dòng)信號(hào)在頻域表示為：fA第十八頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制---調(diào)幅齒輪振動(dòng)的方程為：為載波信號(hào)，它包含有齒輪嚙合頻率及其倍頻成分為調(diào)制信號(hào)，反映齒輪的誤差和故障情況時(shí)域頻域第十九頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制---調(diào)幅局部缺陷：齒輪每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)脈沖激勵(lì)，齒輪的嚙合頻率被一個(gè)短的周期脈沖所調(diào)制，在頻譜中表現(xiàn)為在嚙合頻率兩側(cè)有大量的邊頻帶，其幅值較低，且分布均勻而平坦。分布缺陷：指比較均勻分布的缺陷，它相當(dāng)于時(shí)域包絡(luò)線較寬的脈沖。因此，它在頻域中表現(xiàn)為在嚙合頻率兩邊產(chǎn)生了一簇幅值較高、起伏較大、分布較窄的邊頻帶。局部缺陷，沖擊歷程短，頻域分布寬分布缺陷，沖擊歷程長(zhǎng)，頻域分布窄第二十頁(yè)，共88頁(yè)。對(duì)于齒輪傳動(dòng)，任何導(dǎo)致產(chǎn)生幅值調(diào)制的因素也同時(shí)會(huì)導(dǎo)致頻率調(diào)制。兩種調(diào)制總是同時(shí)存在的。對(duì)于質(zhì)量較小的齒輪副，頻率調(diào)制現(xiàn)象尤為突出調(diào)頻的振動(dòng)信號(hào)包含有多個(gè)頻率分量，并以嚙合頻率為中心，以調(diào)制頻率為間隔形成多對(duì)的調(diào)制邊帶信號(hào)調(diào)制---調(diào)頻第二十一頁(yè)，共88頁(yè)。信號(hào)調(diào)制---交叉調(diào)制諧振能量對(duì)不同調(diào)制振動(dòng)的影響在很多情況下，齒輪或齒輪箱在承載運(yùn)行中，由于其它激振力而引起了齒輪、軸或軸承內(nèi)、外圈滾動(dòng)體等零件的諧振。【固有頻率】類型載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)故障較輕，如輕微的軸彎曲或面積小、數(shù)量少的齒面點(diǎn)蝕齒輪的嚙合頻率軸頻故障較嚴(yán)重、激振能量較大時(shí)軸承、軸、齒輪等零件本身的諧振頻率軸頻故障非常嚴(yán)重、激勵(lì)能量非常大時(shí)箱體諧振頻率軸頻第二十二頁(yè)，共88頁(yè)。調(diào)頻和調(diào)幅的共同點(diǎn)載波頻率相等邊帶頻率對(duì)應(yīng)相等邊帶對(duì)稱于載波頻率齒輪振動(dòng)信號(hào)調(diào)制特點(diǎn)實(shí)際齒輪系統(tǒng)中，調(diào)幅與調(diào)頻同時(shí)存在兩者共同作用時(shí)，導(dǎo)致載頻兩側(cè)的邊頻成分的幅值非對(duì)稱分布信號(hào)調(diào)制---小結(jié)1GMF2GMF3GMFfAtA1GMF第二十三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析幅值調(diào)制與頻率調(diào)制齒輪振動(dòng)的其他成分齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析第二十四頁(yè)，共88頁(yè)。隱含成分(GhostComponents)產(chǎn)生原因：由于加工過(guò)程中帶來(lái)的周期性缺陷。例如由滾齒機(jī)工作臺(tái)的分度渦輪蝸桿及齒輪的誤差引起齒輪振動(dòng)的其他成分---隱含成分特點(diǎn)：它不受載荷變化的影響，由幾何誤差引起；它一般對(duì)應(yīng)于某個(gè)分度渦輪的整數(shù)齒；隨齒輪跑合、均勻磨損，隱含成分及各次諧波成分逐漸下降運(yùn)行一個(gè)月后隱含成分下降新齒輪運(yùn)行一個(gè)月后第二十五頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的力學(xué)模型分析幅值調(diào)制與頻率調(diào)制齒輪振動(dòng)的其他成分齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析第二十六頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析簡(jiǎn)易診斷精密診斷其他常用的信號(hào)分析方法第二十七頁(yè)，共88頁(yè)。振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量測(cè)點(diǎn)選擇傳感器的安裝位置不同，所得到的測(cè)定值會(huì)有較大差異對(duì)各測(cè)點(diǎn)做出標(biāo)記，以保證每次測(cè)量的部位不變測(cè)量部位的表面應(yīng)是光滑潔凈的，避免臟物對(duì)振動(dòng)傳遞造成衰減一般應(yīng)盡可能地沿水平、垂直和軸向三個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定HV第二十八頁(yè)，共88頁(yè)。振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量傳感器的選擇一般應(yīng)將所測(cè)的振動(dòng)按頻帶分級(jí)實(shí)際測(cè)量中，在同一測(cè)點(diǎn)為通常選用加速度傳感器，再通過(guò)積分電路轉(zhuǎn)換成所需的測(cè)量參數(shù)對(duì)低頻段一般選用位移傳感器對(duì)中頻段一般選用速度傳感器對(duì)高頻段一般選用加速度傳感器第二十九頁(yè)，共88頁(yè)。傳感器的安裝方法安全性：安裝位置必須保證在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)的工作安全最短路徑：在振源和傳感器之間必須要有一個(gè)良好的機(jī)械傳輸路徑，應(yīng)該選擇振源和傳感器間的最短路徑防共振：不能將傳感器安裝到自身會(huì)受到機(jī)器振動(dòng)激勵(lì)的部件上，如：風(fēng)扇罩、聯(lián)軸器防護(hù)蓋等部件采樣參數(shù)設(shè)定已知齒輪齒數(shù)，建議頻率范圍Fmax設(shè)定為≥3.25×GMF齒輪齒數(shù)未知，頻率范圍Fmax設(shè)定為每根軸的轉(zhuǎn)速的200倍注意頻率分辨率測(cè)定周期設(shè)備正常時(shí)保持一定周期；在振動(dòng)增大時(shí)，縮短監(jiān)測(cè)周期齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量第三十頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的簡(jiǎn)易診斷簡(jiǎn)易診斷方法目的：迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)手段：利用齒輪的振動(dòng)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行診斷齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷絕對(duì)值判定法：利用齒輪箱上同一測(cè)點(diǎn)部位測(cè)得的振幅值直接作為評(píng)價(jià)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)相對(duì)值判斷法：將在齒輪箱同一部位測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻測(cè)得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較齒輪的振動(dòng)峰值為P，轉(zhuǎn)速為n(r/min)，齒數(shù)為Z報(bào)警值：危險(xiǎn)值：第三十一頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的簡(jiǎn)易診斷簡(jiǎn)易診斷方法目的：迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)手段：利用齒輪的振動(dòng)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行診斷齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷絕對(duì)值判定法：利用齒輪箱上同一測(cè)點(diǎn)部位測(cè)得的振幅值直接作為評(píng)價(jià)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)相對(duì)值判斷法：將在齒輪箱同一部位測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻測(cè)得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較第三十二頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的簡(jiǎn)易診斷常用的特征值計(jì)算方法齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷無(wú)量綱參數(shù)作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是對(duì)故障信息敏感，而對(duì)信號(hào)的幅值大小不敏感最常用的衡量指標(biāo)，能反映出設(shè)備的振動(dòng)水平第三十三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的簡(jiǎn)易診斷測(cè)定參數(shù)法齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷波形指標(biāo)峰值指標(biāo)脈沖指標(biāo)裕度指標(biāo)峭度指標(biāo)齒輪正常1.3024.6116.0017.1884.115齒輪斷齒1.4729.52914.02417.78210.206齒輪發(fā)生斷齒故障，其振動(dòng)信號(hào)中有明顯的沖擊脈沖，除波形指標(biāo)外，各參數(shù)指標(biāo)均有明顯上升正常齒輪故障齒輪第三十四頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪的簡(jiǎn)易診斷簡(jiǎn)易診斷實(shí)例齒輪故障診斷

振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷在4個(gè)軸承座上分別用加速度傳感器測(cè)量其振動(dòng)均方根值4個(gè)軸承的振動(dòng)值差異很小，且都已超標(biāo)，則表明齒輪出現(xiàn)了異常軸承故障正常第三十五頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析簡(jiǎn)易診斷→計(jì)算特征值精密診斷→頻譜分析其他常用的信號(hào)分析方法第三十六頁(yè)，共88頁(yè)。如何判斷齒輪是否存在故障？嚙合頻率及其諧波成分邊頻成分幅值是否升高？-----故障嚴(yán)重程度與主頻的差值？-----確定出現(xiàn)故障的齒輪如何分布？-----局部故障或均布故障

幅值是否升高？1GMF2GMF3GMFfAtA正常故障齒輪嚙合頻率往往對(duì)齒的負(fù)載非常敏感。齒輪嚙合頻率的幅值高未必一定指示有故障，尤其是當(dāng)邊頻幅值較小情況第三十七頁(yè)，共88頁(yè)。振動(dòng)主要由齒輪自身剛度變化引起時(shí)域波形為周期性的衰減波形，低頻信號(hào)具有近似正弦波的嚙合波形頻域中存在齒輪嚙合頻率，但嚙合頻率的諧波成分幅值較小正常齒輪的低頻振動(dòng)波形

正常齒輪的頻譜圖

高速軸轉(zhuǎn)頻低速軸轉(zhuǎn)頻正常齒輪的信號(hào)特征第三十八頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪磨損齒根裂紋齒輪斷齒齒輪偏心齒輪不對(duì)中常見(jiàn)故障的特征產(chǎn)生故障的原因？故障具有的頻譜特征？第三十九頁(yè)，共88頁(yè)。產(chǎn)生故障的原因：長(zhǎng)期在高負(fù)荷下工作在潤(rùn)滑油中夾雜有磨粒時(shí)發(fā)生，或潤(rùn)滑油不足、油質(zhì)不清潔常見(jiàn)故障的特征---齒輪磨損磨損增大，齒側(cè)間隙變大，振動(dòng)變大第四十頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪磨損的主要特征是激起齒輪的固有頻率(Fn)，并在齒輪固有頻率兩側(cè)伴有磨損齒的轉(zhuǎn)速頻率邊帶2×GMF或3×GMF(尤其是3×GMF)幅值經(jīng)常很高磨損明顯時(shí)，邊帶的幅值高、邊帶數(shù)增多。邊帶比嚙合頻率能更好地反映出齒輪磨損狀態(tài)常見(jiàn)故障的特征---齒輪磨損故障特征：第四十一頁(yè)，共88頁(yè)。在運(yùn)行過(guò)程中承受載荷的輪齒，如同懸臂梁，其根部受到脈沖循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用當(dāng)周期性應(yīng)力超過(guò)齒輪材料的疲勞極限時(shí)，會(huì)在根部產(chǎn)生裂紋常見(jiàn)故障的特征---齒根裂紋產(chǎn)生故障的原因：第四十二頁(yè)，共88頁(yè)。時(shí)域特征：以齒輪旋轉(zhuǎn)頻率為周期的沖擊脈沖頻率特征：以旋轉(zhuǎn)頻率n*fr為主要頻域特征齒輪局部異常的時(shí)域波形

齒輪裂紋的頻譜圖

常見(jiàn)故障的特征---齒根裂紋故障特征：第四十三頁(yè)，共88頁(yè)。當(dāng)齒根裂紋逐步擴(kuò)展，當(dāng)無(wú)法承受傳動(dòng)載荷時(shí)就會(huì)發(fā)生斷齒現(xiàn)象。齒輪由于工作中嚴(yán)重的沖擊、偏載以及材質(zhì)不均勻也可能引起斷齒。斷齒是齒輪最嚴(yán)重的故障。常見(jiàn)故障的特征---齒輪斷齒產(chǎn)生故障的原因：第四十四頁(yè)，共88頁(yè)。Question:齒輪斷齒屬于局部故障還是均布故障？常見(jiàn)故障的特征---齒輪斷齒局部缺陷，沖擊歷程短，頻域分布寬分布缺陷，沖擊歷程長(zhǎng)，頻域分布窄第四十五頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障的診斷與分析方法故障特征：常見(jiàn)故障的特征---齒輪斷齒以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，故障齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率，調(diào)制邊頻帶寬而高；以齒輪各階固有頻率及其諧波為載波頻率，故障齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率，調(diào)制邊頻帶寬而高；第四十六頁(yè)，共88頁(yè)。由于加工誤差引起齒輪的中心與旋轉(zhuǎn)軸中心不重合常見(jiàn)故障的特征---齒輪偏心齒輪故障的診斷與分析方法產(chǎn)生故障的原因：第四十七頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障的診斷與分析方法齒輪偏心的時(shí)域波形

齒輪偏心的頻譜

常見(jiàn)故障的特征---齒輪偏心時(shí)域特征：由于偏心的影響，波形被調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)幅振動(dòng)頻域特征：以齒輪旋轉(zhuǎn)頻率為特征的附加脈沖幅值增大，以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的載荷波動(dòng)，調(diào)制頻率為齒輪的轉(zhuǎn)頻故障特征：故障軸的轉(zhuǎn)頻出現(xiàn)倍頻第四十八頁(yè)，共88頁(yè)。常見(jiàn)故障的特征---齒輪不對(duì)中產(chǎn)生故障的原因：由于齒輪和軸裝配不當(dāng)造成的齒輪和軸的中心不共線不對(duì)中故障會(huì)使齒輪產(chǎn)生局部接觸，導(dǎo)致部分輪齒承受較大的負(fù)荷第四十九頁(yè)，共88頁(yè)。常見(jiàn)故障的特征---齒輪不對(duì)中故障特征：以齒輪嚙合頻率及其諧波為載波頻率，齒輪所在軸轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率；調(diào)制頻率的2倍頻幅值最大；齒輪嚙合頻率及其諧波幅值增大；由于齒輪不對(duì)中，齒輪嚙合頻率及其諧波頻率的左側(cè)和右側(cè)的邊帶頻率的幅值不等，引起不均勻磨損。第五十頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障的診斷與分析方法常見(jiàn)故障的特征---小結(jié)頻域頻域正常磨損不對(duì)中裂紋偏心斷齒是否有故障？關(guān)注嚙合頻率的倍頻、邊頻幅值的變化哪個(gè)齒輪發(fā)生故障？關(guān)注邊頻與主頻的差值第五十一頁(yè)，共88頁(yè)。簡(jiǎn)易診斷→計(jì)算特征值精密診斷→頻譜分析其他常用的信號(hào)分析方法齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析第五十二頁(yè)，共88頁(yè)。常用信號(hào)處理方法時(shí)域分析方法時(shí)域波形調(diào)制解調(diào)相位解調(diào)時(shí)域同步平均：利用鍵相信號(hào)進(jìn)行周期截?cái)囝l域分析方法功率譜相位譜細(xì)化譜：進(jìn)行局部的高分辨率分析倒頻譜：看頻域中的周期成分√√√第五十三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷齒輪傳動(dòng)基本知識(shí)齒輪的振動(dòng)機(jī)理齒輪的故障診斷技術(shù)實(shí)測(cè)案例分析簡(jiǎn)易診斷→計(jì)算特征值精密診斷→頻譜分析其他常用的信號(hào)分析方法第五十四頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例無(wú)縫廠減速機(jī)齒輪箱故障診斷分析高爐上料主皮帶減速機(jī)故障診斷分析鼓風(fēng)機(jī)齒輪箱故障診斷冷軋卷取機(jī)減速箱故障診斷分析齒輪故障診斷關(guān)注嚙合頻率的倍頻、邊頻關(guān)注齒輪故障、軸松動(dòng)、不對(duì)中關(guān)注齒數(shù)未知情況關(guān)注共振頻率進(jìn)行診斷第五十五頁(yè)，共88頁(yè)。說(shuō)明齒輪Ⅰ磨損比較嚴(yán)重，部分齒面有缺陷齒輪故障診斷----應(yīng)用1測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3ⅠⅡⅢⅣ軋輥電機(jī)Z1Z2Z3Z5Z6Z4電機(jī)轉(zhuǎn)速630rpm，Z1=22，Z2=20Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻第五十六頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3ⅠⅡⅢⅣ軋輥電機(jī)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖與測(cè)點(diǎn)布置圖錐齒輪齒數(shù)Z1=22；Z2=20Z1Z2Z3Z5Z6Z4齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用1電機(jī)轉(zhuǎn)速630rpmⅠ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率第五十七頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用1測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3ⅠⅡⅢⅣ軋輥電機(jī)Z1Z2Z3Z5Z6Z4嚙合頻率Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率第五十八頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用1測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3ⅠⅡⅢⅣ軋輥電機(jī)Z1Z2Z3Z5Z6Z4Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率說(shuō)明軸Ⅰ的齒輪存在故障第五十九頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例說(shuō)明軸Ⅰ有松動(dòng)現(xiàn)象存在齒輪故障診斷----應(yīng)用1測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3ⅠⅡⅢⅣ軋輥電機(jī)Z1Z2Z3Z5Z6Z4Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率第六十頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例診斷結(jié)論：齒輪Ⅰ嚙合處于故障狀態(tài)，部分齒面磨損嚴(yán)重，個(gè)別齒有局部缺陷軸Ⅰ有松動(dòng)現(xiàn)象，軸承磨損間隙變大，部分部件有損壞齒輪故障診斷----應(yīng)用1現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證：共有8個(gè)齒存在嚴(yán)重的齒面剝落現(xiàn)象第六十一頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例無(wú)縫廠減速機(jī)齒輪箱故障診斷分析高爐上料主皮帶減速機(jī)故障診斷分析鼓風(fēng)機(jī)齒輪箱故障診斷冷軋卷取機(jī)減速箱故障診斷分析齒輪故障診斷關(guān)注嚙合頻率的倍頻、邊頻關(guān)注齒輪故障、軸松動(dòng)、不對(duì)中關(guān)注齒數(shù)未知情況關(guān)注共振頻率進(jìn)行診斷第六十二頁(yè)，共88頁(yè)。電機(jī)轉(zhuǎn)速：1488r/min齒輪故障診斷----應(yīng)用2

Z1=19、Z2=68Z3=19、Z4=91Z5=23、Z6=67

Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅲ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅳ軸轉(zhuǎn)頻Ⅰ軸與Ⅱ軸嚙合頻率Ⅱ軸與Ⅲ軸嚙合頻率Ⅲ軸與Ⅳ軸嚙合頻率第六十三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷----應(yīng)用2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4垂直（V）水平（H）軸向（A）垂直（V）水平（H）軸向（A）2007-11-271.952.053.512.823.423.442008-01-024.154.065.576.875.576.30測(cè)點(diǎn)5測(cè)點(diǎn)6垂直（V）水平（H）軸向（A）垂直（V）水平（H）軸向（A）2007-11-272.182.724.073.112.613.772008-01-023.494.866.265.445.366.28測(cè)點(diǎn)7測(cè)點(diǎn)8垂直（V）水平（H）軸向（A）垂直（V）水平（H）軸向（A）2007-11-271.582.152.783.712.302.772008-01-023.006.305.553.985.055.46測(cè)點(diǎn)9測(cè)點(diǎn)10垂直（V）水平（H）軸向（A）垂直（V）水平（H）軸向（A）2007-11-271.491.992.642.773.612.632008-01-023.304.993.842.093.663.83第六十四頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷----應(yīng)用23、4號(hào)測(cè)點(diǎn)5、6號(hào)測(cè)點(diǎn)7、8號(hào)測(cè)點(diǎn)9、10號(hào)測(cè)點(diǎn)第六十五頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)3V測(cè)點(diǎn)4V偏載現(xiàn)象嚴(yán)重，并伴有轉(zhuǎn)頻的沖擊成分齒輪故障診斷----應(yīng)用2第六十六頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)3V測(cè)點(diǎn)4V2007.11.272007.11.27自由能量增大，軸Ⅰ可能存在故障齒輪故障診斷----應(yīng)用2第六十七頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)3A測(cè)點(diǎn)4A齒輪故障診斷----應(yīng)用2Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅲ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅳ軸轉(zhuǎn)頻齒輪嚙合頻率被50.1Hz轉(zhuǎn)頻調(diào)制齒輪嚙合頻率被50.1Hz轉(zhuǎn)頻調(diào)制2倍轉(zhuǎn)頻第六十八頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)3V測(cè)點(diǎn)4V齒輪故障診斷----應(yīng)用2轉(zhuǎn)頻的二倍頻較大，存在不對(duì)中故障第六十九頁(yè)，共88頁(yè)。測(cè)點(diǎn)3V測(cè)點(diǎn)4V出現(xiàn)轉(zhuǎn)頻高次諧波，存在軸松動(dòng)現(xiàn)象齒輪故障診斷----應(yīng)用2Ⅰ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅲ軸轉(zhuǎn)頻

Ⅳ軸轉(zhuǎn)頻第七十頁(yè)，共88頁(yè)。診斷結(jié)論：減速機(jī)軸Ⅰ存在明顯的不對(duì)中、松動(dòng)現(xiàn)象、并且偏載嚴(yán)重軸Ⅰ齒輪存在局部缺陷，如點(diǎn)蝕或剝落故障軸Ⅰ軸承存在內(nèi)圈磨損故障生產(chǎn)驗(yàn)證：由于電機(jī)與減速機(jī)軸Ⅰ的聯(lián)軸器不對(duì)中，造成了減速機(jī)的振動(dòng)，引起軸承和齒輪的故障齒輪故障診斷----應(yīng)用2第七十一頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例無(wú)縫廠減速機(jī)齒輪箱故障診斷分析高爐上料主皮帶減速機(jī)故障診斷分析鼓風(fēng)機(jī)齒輪箱故障診斷冷軋卷取機(jī)減速箱故障診斷分析齒輪故障診斷關(guān)注嚙合頻率的倍頻、邊頻關(guān)注齒輪故障、軸松動(dòng)、不對(duì)中關(guān)注齒數(shù)未知情況關(guān)注共振頻率進(jìn)行診斷第七十二頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用3電機(jī)轉(zhuǎn)速1480rpmⅠ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率第七十三頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用3簡(jiǎn)易診斷測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)5測(cè)點(diǎn)6測(cè)點(diǎn)7測(cè)點(diǎn)8垂直mm/s1.981.985.164.5710.8013.212.712.15水平mm/s2.863.014.344.697.219.182.812.80軸向mm/s6.156.114.914.674.754.753.292.73振動(dòng)速度有效值參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2372，齒輪箱的各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)有效值較大，在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)B（允許）～C（較差）之間第七十四頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用3簡(jiǎn)易診斷齒輪箱的振動(dòng)比電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的振動(dòng)大測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)5測(cè)點(diǎn)6測(cè)點(diǎn)7測(cè)點(diǎn)8垂直mm/s1.981.985.164.5710.8013.212.712.15水平mm/s2.863.014.344.697.219.182.812.80軸向mm/s6.156.114.914.674.754.753.292.73振動(dòng)速度有效值第七十五頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用3精密診斷振動(dòng)能量大，含有共振頻率，說(shuō)明齒輪箱存在較嚴(yán)重故障3、4、5、6號(hào)測(cè)點(diǎn)水平方向振動(dòng)頻譜圖比較第七十六頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷----應(yīng)用3精密診斷6號(hào)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖嚙合頻率齒輪故障診斷案例電機(jī)轉(zhuǎn)速1480rpmⅠ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率頻率相差24.6Hz第七十七頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷----應(yīng)用3精密診斷6號(hào)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖共振頻率齒輪故障診斷案例電機(jī)轉(zhuǎn)速1480rpmⅠ軸轉(zhuǎn)頻Ⅱ軸轉(zhuǎn)頻嚙合頻率第七十八頁(yè)，共88頁(yè)。齒輪故障診斷案例齒輪故障診斷-