齿轮故障诊断

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1、齿轮故障诊断齿轮异常的基本形式齿轮振动频率及频谱特点齿轮故障分析方法齿轮的基本概念据史料记载，远在公元前400~200年的中国古代就巳开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。外齿轮各部分名称及符号：齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。基圆：形成渐开线的发生线作纯滚动的圆1.啮（nie)合过程一对具有渐开线

2、齿廓齿轮的啮合传动，是依靠主动齿轮的齿廓推动从动齿轮的齿廓来实现的。B2图中：B为啮合终止点1B2为啮合起始点B1BB为实际啮合线段12NN为理论啮合线段12NN为极限啮合点1、2齿廓的的振动特点•对于渐开线齿轮，在节点附近为单齿啮合，而在节点两侧为双齿啮合，故其刚度是非简谐的周期函数，•齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反齿轮故障的常见形式既要求齿轮能在高速、重载、特殊介质的恶劣环境条件下工作又要求齿轮装置具有高平稳性、高可靠性和结构紧凑的良好的工作性能由此使得齿轮发生故障的因素越来越多。而齿轮异常又是诱发机械故障的重要因素。齿轮由于

3、结构型式、材料与热处理、操作运行环境与条件等因素不同，发生故障的形式也不同，常见的齿轮故障有以下几类形式。齿轮故障的常见形式齿面磨损齿面胶合和擦伤齿面接触疲劳点蚀齿根弯曲疲劳断齿齿轮的各种损伤发生概率：齿的断裂41%，齿面疲劳31%，齿面磨损10%，齿面划痕10%，其他故障如塑性变形、化学腐蚀、异物嵌入等8%。齿轮故障的常见形式1.齿面磨损润滑油不足或油质不清洁会造成齿面磨粒磨损，使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。一般情况下，只有在润滑油中夹杂有30μm磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。齿轮故障的常见形式2.齿面胶合和擦伤对于重载和高速齿轮的传动，齿面工作区

4、温度很高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。齿轮故障的常见形式3.齿面接触疲劳点蚀齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生疲劳裂纹。随着裂纹的扩展，最终使齿面剥落小片金属，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当“点蚀”扩大连成片时，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不

5、均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。齿轮故障的常见形式4.齿根弯曲疲劳断齿在运行过程中承受载荷的轮齿，如同悬臂梁，其根部受到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。断齿和点蚀是齿轮故障的主要形式。齿轮故障还可分为局部故障和分布故障。局部故障集中在一个或几个齿上，而分布故障则在齿轮各个轮齿上都有体现。齿轮故障的原因产生上述齿轮故障的原因较多，但从大量故障的分析统计结果来看，主要原因有以下几个方面。制造

6、误差装配不良润滑不良超载操作失误齿轮故障的原因制造误差齿轮制造误差主要有偏心、齿距偏差和齿形误差等。偏心是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心和旋转中心不重合，齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差，而齿形误差是指渐开线齿廓有误差。装配不良齿轮装配不当会造成工作状态劣化。当一对互相啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一端接触，或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动扭矩，这种情况称为“一端接触”，会使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成断齿。齿轮故障的原因润滑不良对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过热，造成色变、胶合等故障。原

7、因：油路堵塞、喷油孔堵塞外，润滑油中进水、润滑油变质、油温过高等超载对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置（例如矿石破碎机、采掘机等），经常会出现过载现象，容易造成轮齿过载断裂，或者长期过载导致大量轮齿根部疲劳裂纹、断裂。操作失误操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都会造成齿轮损伤、损坏。齿轮振动频率及频谱特点1.齿轮的振动频率(1)齿轮的振动类型齿轮在运行过程中产生的振动是比较复杂的，由于齿轮所受的激励不同，从而使齿