齿轮故障诊断

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1、齿轮故障诊断一、概述齿轮传动是常用的一种传动方式在旋转机械中其故障约占10%有各种分析方法来诊断故障也有各种诊断仪器来帮助诊断故障新技术还在发展中二、齿轮加工、装配及安装质量对齿轮传动的影响齿轮制造中的质量问题装配的质量问题安装中的质量问题三、常见的齿轮失效型式齿面磨损齿面点蚀与剥落齿根裂纹及断齿齿面胶合四、齿轮传动中的振动信息啮合频率及其各次谐波隐含成分啮合频率及其它一些高频成分两侧的，由于故障调制效应产生的边频带旋转轴工作频率及其低次谐频。这是由于某种附加冲击脉冲而引起的冲击振动齿轮、轴等零件的谐振频率交叉调制成分.波谐次各其及率频合

2、啮1两齿轮啮合时产生了振动，该振动频率称为啮合频率，以fm表示2.隐含成分该频率成分有如下两个特点：（1）.它不受载荷变化的影响；（2）.当齿轮运转一段时间后，由于齿轮均匀磨损，啮合频率及各次谐波的振动分量逐渐增加，而隐含成分及其各次谐波却逐渐下降，如图6，表示了一个典型的齿轮箱的频谱。3.由调制效应而产生的边频带1、局部缺陷：例如一个轮齿上的局部缺陷就相当于齿轮每转一周产生一个脉冲激励，齿轮的啮合频率被一个短的周期脉冲所调制，在频谱中表现为在啮合频率两侧有大量的边频带，其幅值较低，且分布均匀而平坦。如图8所示。2、均布缺陷是指比较均匀分

3、布的缺陷，它相当于时域包络线较宽的脉冲。因此，它在频域中表现为在啮合频率两边产生了一簇幅值较高、起伏较大、分布较窄的边频带。如图9所示。边带现象调频效应是由于齿距周期性变化、速度变化及不对中引起的。事实上，一个齿轮上的载荷发生波动就会引起速度的波动，所以，常常在调幅的同时也必然会产生频率调制效应，调频的结果，同样引出一簇边频带，其间距的函义与调幅时相同。图10（a）为由于齿距周期性变化而产生的调频信号。图10（a）为其频谱图，可以看出：啮合频率fm两侧有一簇变频带，其谱线的间隔即故障特征频率fc，它等于齿距一个变化周期的倒数，即fc=1/

4、tc齿轮振动信号的齿轮共振调制有故障就有调制出现实例：某增速机实测啮合频率fm=1200Hz（齿轮固有频率同）故障为轴频fo拆检：齿轮普遍轮齿节线附近有严重剥落附加注释：1200Hz之所以有这么高幅值是由于该频率与低速轴齿轮固有频率相同，是啮合频率激发了该齿轮共振附加注释:1200Hz之所以幅值高是因为该频率与低速轴齿轮固有频率相同.是固有频率激发了该齿轮共振.激励能量对不同调制振动的影响1、由于轴弯曲和齿轮本身存在的缺陷和故障均可产生调制现象；2、调制的载波频率有三种：a)啮合频率及其高次谐波；b)齿轮谐振频率；c)箱体谐振频率。激励能

5、量对不同调制振动的影响3、不同激励能量有不同的调制振动：a)故障较轻，如轻微的轴弯曲或面积小、数量少的齿面点蚀——啮合频率为载频，轴频为调制频率；b)故障较严重、激振能量较大时——齿轮本身的谐振频率为载波频率；c)故障非常严重、激励能量非常大时——箱体固有频率为载波频率。4.附加脉冲5.齿轮、轴等零件的谐振频率在很多情况下，齿轮或齿轮箱在承载运行中，由于其它激振力而引起了齿轮、轴或轴承内、外圈滚动体等零件的谐振。在频谱图上出现某些高峰值，也不对应某些特征频率，则这些频率可能是某零件的谐振频率，因此需在做谱分析前，通过计算*）获得其谐振频率

6、数值，结合频谱才能做出准确判断。6.交叉调制成分在齿轮箱振动的频谱中还会出现一些其它的成分，这些频率成分大都是由上述的基本成分互相调制而成的，它表现为一些频率的和频及差额。它们并不独立，只有那些基本成分改变时才会有所改变，一般不用考虑和分析它。知道这些成分的存在及其含义，有利于我们去观察和分析齿轮的信号，取其特征，舍去一般。五、齿轮故障诊断技术1、时域波形法2、时域参数分析法3、频谱分析法由于时域信号受各种因素影响较大，波行复杂，难以清晰地判别。因此，对齿轮故障的判断较多地采用频谱分析法。4、细化分析5、倒频谱分析法6、瞬间频率波动分析7

7、、共振解调分析法图25是某变速箱一档被动齿轮断齿后的共振解调频谱图，其啮合频率5HZ，也出现了谐波群，并在其低频处，背景能量较高，这也表示了断齿后缺齿处冲击能量较大。§T—5对概率密度函数的进一步描述一、许多无量纲指标与p(x)密切联系着。由于对p(x)的定量化引出了歪度指标Skewness，及峭度指标Kurtosis，为了更好地理解这两指标，这里再深入分析p(x)的性质。1、和σ为分布函数。故常态分布曲线由和σ就可决定，σ值意味着偏离平均值的大小值，σ值越大偏离值越大。2、常态分布函数μ3=0即常态分布的偏倚系数为0。3、常态分布函数四

8、阶矩μ4/σ4=3故常态分布的峰突系数为3。补充一、a)σ值越小则p(x)值越大，因而p(x)减小很快，即曲线陡；b)反之，σ愈大，p(x)减小缓慢，曲线平坦；c)若分布曲线是单峰且对称，即全