设备状态监测与故障诊断作业(罗静)

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1、设备状态监测与故障诊断作业姓名：罗静学号：20110702150课程老师：谢志江、陈平一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法答：齿轮啮合频率产生的机理：齿轮的振动频率基本上可归纳为三类:轴的转动频率及其谐频，齿轮的啮合频率及其谐频，齿轮自身的各阶固有频率。其中齿轮啮合频率产生的机理如下：（1）齿轮啮合过程屮由于周节误差、齿形误差或均匀磨损等都会使齿与齿之I'可发生撞击，撞击的频率就是它的啮合频率。（2）由于齿轮啮合过程屮轮齿发生弹性变形，使刚刚进人啮合的轮齿发生撞击，因而产生沿着啮合线方向作用的脉动力，于是也会产生以啮合频率为频率的振动。对于齿廓为渐

2、开线的齿轮，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,所产生的强迫振动与上述笫一种情况不同，不仅有以啮合频率为频率的基频振动，而且还有啮合频率的高次谐波振动。齿轮故障诊断方法：1齿轮常见故障类型和失效比例1）齿的断裂，故障比例为41%;2）齿面疲劳（点蚀、剥落等），失效比例为31%;3）齿面划痕，失效比例为10%;4）齿面磨损，失效比例为10%;5）其他故障，例如齿面龟裂、化腐、塑性变形等。2故障原因和特点2.1断裂齿的断裂有疲劳断裂和过负荷断裂2种情况。齿的根部在传递周期性载荷过程屮，承受弯矩最大，由于儿何形状和工艺上的原因，

3、在根部有较为严重的应力集屮，交变载荷易使根部产生裂纹最终导致断裂，裂纹的扩展可以是沿横向的，也可以是沿斜线向上的。因此，断裂形式可能是齿根，也可能是齿顶部分，如图1所示。图1齿的应力集中与断裂疲劳和过负荷断裂从本质上说是由于设计、制造、装配不良而引起的轴系共振、轴的弯曲、系统速度的急剧变化、不平衡载荷等原因造成的。2.2磨损由于润滑油或其他原因，在齿面上有污物、金属屑末、尘埃和砂粒，润滑不良、齿面粗糙等也是引起磨损的因索，故齿轮磨损后齿的几何形状、厚度均产生变化，使动载荷加大，不但设备状态监测与故障诊断作业姓名：罗静学号：20110702150课程老师：谢志江

4、、陈平一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法答：齿轮啮合频率产生的机理：齿轮的振动频率基本上可归纳为三类:轴的转动频率及其谐频，齿轮的啮合频率及其谐频，齿轮自身的各阶固有频率。其中齿轮啮合频率产生的机理如下：（1）齿轮啮合过程屮由于周节误差、齿形误差或均匀磨损等都会使齿与齿之I'可发生撞击，撞击的频率就是它的啮合频率。（2）由于齿轮啮合过程屮轮齿发生弹性变形，使刚刚进人啮合的轮齿发生撞击，因而产生沿着啮合线方向作用的脉动力，于是也会产生以啮合频率为频率的振动。对于齿廓为渐开线的齿轮，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

5、函数,所产生的强迫振动与上述笫一种情况不同，不仅有以啮合频率为频率的基频振动，而且还有啮合频率的高次谐波振动。齿轮故障诊断方法：1齿轮常见故障类型和失效比例1）齿的断裂，故障比例为41%;2）齿面疲劳（点蚀、剥落等），失效比例为31%;3）齿面划痕，失效比例为10%;4）齿面磨损，失效比例为10%;5）其他故障，例如齿面龟裂、化腐、塑性变形等。2故障原因和特点2.1断裂齿的断裂有疲劳断裂和过负荷断裂2种情况。齿的根部在传递周期性载荷过程屮，承受弯矩最大，由于儿何形状和工艺上的原因，在根部有较为严重的应力集屮，交变载荷易使根部产生裂纹最终导致断裂，裂纹的扩展可以

6、是沿横向的，也可以是沿斜线向上的。因此，断裂形式可能是齿根，也可能是齿顶部分，如图1所示。图1齿的应力集中与断裂疲劳和过负荷断裂从本质上说是由于设计、制造、装配不良而引起的轴系共振、轴的弯曲、系统速度的急剧变化、不平衡载荷等原因造成的。2.2磨损由于润滑油或其他原因，在齿面上有污物、金属屑末、尘埃和砂粒，润滑不良、齿面粗糙等也是引起磨损的因索，故齿轮磨损后齿的几何形状、厚度均产生变化，使动载荷加大，不但振动和噪音加大，而且最终导致齿的折断。2.3齿而疲劳（点蚀、剥落）齿面疲劳是指齿表面金属微屑剥落下来而形成的麻斑逐步发展成为点蚀。点蚀多发生在节线和齿根区间而又

7、靠近节线附近，它与齿的磨损故障形式是不同的，如图2所示。造成点蚀的主要原因是由于工作表面的交变应力引起的微观疲劳裂痕。图2齿的磨损与点蚀试验表明：在闭式传动中，点蚀是最普遍的破坏方式；在开式传动中，由于润滑油不够充分以及进入污物可能性增多，磨损总是先于点蚀破坏。2.4齿而划痕齿面划痕与点蚀不同，它的故障机理是由于齿面在相对滑动时，因油膜破裂引起金属表面熔融粘着并剥落而产生的损伤。这类故障往往发生在润滑油粘度过低、低转速、大载荷和运行温度过高的情况。3故障诊断方法齿轮故障诊断的基本方法是利用振动信号在频域和时域上诊断。时域法主要依赖诊断者的经验和对故障机理的透彻

8、了解；频域法即利用细化谱分析和倒频谱技