故障诊断技术在齿轮箱维护保养中的应用

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1、故障诊断技术在齿轮箱维护保养中的应用摘要橡胶加工挤出机是一种轮胎行业生产屮的关键大型设备，其主耍生产各类轮胎胎面胎侧零件，同时为压延生产提供原材料。在这类大型设备的结构中，挤出机的齿轮减速器的正常工作对于整台挤出机是否能够正常工作是极其关键的。由于齿轮减速器本身的工作特点导致其一旦工作失效就会导致整机设备的失效，同时由于大多数齿轮减速器属于封闭式结构，对于这种结构的齿轮减速器如何进行故障诊断一直是企业设备管理工作中的重点与难点。关键词橡胶加工；维护保养；故障中图分类号U46文献标识码A文章编号167

2、4-6708(2014)111-0179-021齿轮箱齿轮的主要故障特征1.1齿轮均匀磨损齿轮的均匀磨损是指齿轮由于长时间工作条件下造成的齿面正常磨损。频域特征：齿轮均匀磨损后，啮合频率及其谐波分量在频域屮原始位置保持不变，但是其幅值将会增人，同时高次分量的幅值增幅相对较人。一般分析频域时，要分析最少3个的谐波幅值的变化才能分析出。1.2齿轮偏心齿轮偏心一般指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合。往往是由于齿轮的加工误差造成的。频域特征：齿轮传动中，齿轮存在偏心问题后，其频谱在两个方面会产生变化。一是，齿

3、轮的旋转频率为特征的附加脉冲幅值增大；二是，齿轮啮合频率幅值会产生调幅现象，其比所调制的啮合频率耍小的多。图1齿轮不同轴典型频谱图2齿轮局部异常典型频谱1・3齿轮局部异常齿轮局部异常现象包括•：齿轮根部存在裂纹、齿轮面严重磨损、轮齿折断等。局部异常现象的典型振动波形是以齿轮转动频率为周期的冲击脉冲。而英主要的频率特征是以齿轮的旋转频率为主。1.4齿轮齿距误差齿距误差是指一个齿轮圆周上各个轮齿上存在误差导致齿距不相等。一般这种误差是山于齿形加工误差造成的。频域特征由于存在齿距误差，在频域上的信号则包含

4、了齿轮旋转频率的各次谐波、各阶啮合频率以及以故障齿轮的旋转频率为间隔的边频等。2应用实例销钉机筒冷喂料压出机减速器是一台三级减速的斜齿轮减速器，速比为I二1:30,额定转速为1450RPM。螺杆的转速为12RPM,进过计算得出各个齿轮的啮合频率以及齿轮轴的转频。1）输出轴的转频f输出转二0・2Hz,输出轴齿轮的啮合频率f输出啮=12.6Hz；2）第二级轴的转频f第二转二0.57Hz,第二级轴的齿轮啮合频率f第二啮二39.4Hz；3）笫三级轴的转频f笫三转=1.9Hz,第三级轴的齿轮啮合频率f第三啮二

5、144.4Hz；4）输入轴的转频f输入二6Hz图3减速机电机布局图现场测量的频谱图中，在减速器输出轴上出现了较大的振幅。经过分析可以看出，在输出轴垂直方向上，A点的频率约为121Iz,基本为输出轴齿轮的啮合频率，同时B点的频率为23Hz基木是齿轮啮合频率的二倍频,C点的频率为48Hz是齿轮啮合的四倍频，D点为齿轮啮合频率的六倍频。可以看出，输出轴齿轮的啮合频率存在着明显的高次谐波，特别是在图中的D点和E点处。在E点出（约为I•倍啮合频率）存在着明显的对称边频带。图4输出轴驱动侧垂直方向频谱图5输出轴

6、驱动侧水平方向频谱在输出轴水平方向的频谱中可以其齿轮啮合的基频有明显的振幅峰值，同时二倍频的峰值要超过基频，在其余的啮合频率的倍频出也出现了明显的峰值。根据输出轴齿轮啮合的频谱分析，在齿轮的啮合过程当中，其齿轮的啮合频率存在明显的高次谐波，而且谐波的频率周期于该轴上齿轮啮合的旋转频率基本相吻合。而且基本在所有的高次谐波振幅较大处存在着一定的边频分量。推测该级齿轮在啮合处存在问题，存在着齿轮不同轴或者齿轮局部损坏的可能性。打开观察窗检查，发现该级齿轮发生啮合处，齿轮崩裂的故障。图6破损齿轮图7输出轴驱

7、动侧垂直方向频谱基于上述故障，我们对齿轮箱进行了解休，更换了输出轴啮合大齿轮,重新清洗了减速器箱体，进行大修。图8输出轴驱动侧水平方向频谱图9输出轴的振幅趋势无论是在输出轴的垂直方向还是在水平方向齿轮啮合中仍然存在这轻微的一阶和二阶啮合频率，但是已经没冇其余的高倍分量啮合频率。基木推断现在减速器输出轴处于较好的运行状况。输出轴最高的啮合频率是一阶啮合频率，其最大振幅是0.16min/s,满足ISO中关于齿轮的振动要求。从减速器振动的历史趋势分析经过更换重载大齿轮后，齿轮箱的振幅明显的下降至安全运行的

8、范I韦I之内。3结论从上述的分析中，我们可以得出：在诸如齿轮箱等大型关键的机械零件维护与保养的过程屮，利用故障诊断技术进行定期的设备状态监测，能够及时发现设备的异常状态，同时在结合时域以及频域等综合分析方法，可以快速的确定故障部位以及故障原因。这样能够快速准确的进行设备的综合维护工作，大大的提高了企业设备管理工作的效率，带來了可观的经济收益。参考文献[1]于杰栋，土宏伟•铁谱分析技术在齿轮箱故障诊断中的应用•设备管理与维修，2007(7).[2]王宏智•风电齿轮箱的故