齿轮箱故障诊断.ppt

《齿轮箱故障诊断.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第八章齿轮箱故障诊断8.1齿轮失效形式齿轮箱零件故障率统计齿轮损伤发生的概率齿的断裂分疲劳断裂和过负荷断裂。齿根部的应力集中1、齿的断裂齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。齿面点蚀分布区示意图由于点蚀面积的增长率与负荷的循环次数有关，可定期检测齿面点蚀的面积率，预测需要维修的时间。随着点蚀面积的增加，齿面必然成为剥离状态，因此，定期检查润滑油中混杂的剥离片，也可预测齿轮需要维修的时间。2、齿面疲劳负荷循环次数与点蚀面积率的关系磨损后的齿廓齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓形状变得瘦长。工作时产生动载荷，不仅振动和噪声加大，而且可能导致齿的折断。1）粘着磨损2）磨粒磨损3）腐蚀磨损3、齿面磨损1）齿

2、面胶合2）烧伤4、齿面擦伤与划痕划痕磨损量与负荷等级的关系图8－3齿轮副的运动学分析8．2齿轮的振动机理与信号特征图8-3是齿轮副的运动学分析示意图。主动轮角速度ω1，A、B分别为两个啮合点，O1A>O1B，则VA>VB。而O2A

3、啮合点而变化；决定齿轮的啮合振动是不可避免的，无论正常与否，而且具有非线性特征（多次谐波、分谐波）。2.传动误差1、制造误差传动误差构成了齿轮振动和噪声的主要激发源。传动误差大，则齿轮运转过程中由于进入和脱离啮合时的碰撞加剧，产生较高的振动峰值，并且形成短暂时间的幅值变化和相位变化。（a）齿轮的偏心和周节误差（b）齿轮的齿形误差2、装配误差齿的宽度方向上接触面积少，造成轮齿负荷不均。齿轮轴不平行产生载荷冲击，容易造成齿的断裂。（a）一端接触（b）两齿轮轴不平行3、轮齿损伤误差齿轮在运行中由于各种故障形成的齿面损伤，在齿轮传动中就会产生齿轮的传动误差激励。传动误差激励正是我们诊断齿轮故障的信

4、息来源。4、外部激励误差外部激励的因素较多，负载波动引起齿轮传递转矩波动、滚动轴承故障的传递、摩擦离合器力矩变化产生的影响等，这些故障信号虽然是从轮齿的外部输入，但是影响到轮齿上的啮合力和弹性变形，其最终结果就是产生轮齿的传动误差。3.啮合冲击齿轮在啮合过程中，由于轮齿误差和受载弹性变形的影响，轮齿进入啮合点和退出啮合点与理论值发生偏差，因而在进入啮合和退出啮合时均会发生冲击，称为“啮合冲击”。啮合冲击是一种周期性的冲击力。齿轮副的运动学分析齿轮故障的特征信息——啮合频率振动的特征频率就是啮合频率。其计算公式如下：齿轮一阶啮合频率fC0＝(n/60)*z啮合频率的高次谐波fCi＝i×fCD

5、i=2、3、4、…n其中：n——齿轮轴的转速（r/min）z——齿轮的齿数齿轮故障的特征信息——边频带由于传递的扭矩随着啮合而改变，使转轴发生扭振。由于转轴上键槽等非均布结构使轴刚度变化，刚度变化的周期与轴的周转时间一致，激发的扭振振幅也按照轴的转动频率变化。这个扭振对齿轮的啮合振动产生了调制作用，从而在齿轮啮合频率的两边产生出以轴频为间隔的边频带。边频带包含了齿轮故障的丰富信息，啮合的异常状况反映到边频带，造成边频带的分布和形态都发生改变。齿轮边频带的形成一.功率谱分析法：功率谱，简称功率谱密度函数，表示单位频带内的信号功率，是一种重要的频域分析方法。幅值谱也能进行类似的分析，但由于功率

6、谱是幅值的平方关系，所以功率谱比幅值谱更能突出啮合频率及其谐波等线状谱成分而减少了随机振动信号引起的一些“毛刺”现象。功率谱分析是目前振动监测和诊断中应用最广的信号处理技术，它对齿轮的大面积磨损、点蚀等均匀故障有比较明显的分析效果，但对齿轮的早期故障和局部故障不敏感。8．3齿轮的故障分析方法二．边频带分析法一般从两方面进行边频带分析：一是利用边频带的频率对称性，找出fz±nfr（n=1、2、3…）的频率关系，确定是否为一组边频带。如果是边频带，则可知道啮合频率ƒZ和调制信号频率ƒr。二是比较各次测量中边频带幅值的变化趋势。边频带形式和间隔蕴含信息：1）边频间隔为旋转频率ƒr指示出问题齿轮所

7、在的轴。2）齿轮的点蚀等分布故障的边频带，其边频阶数少而集中在啮合频率及其谐频的两侧(参见图8-6)。3）齿轮的剥落、齿根裂纹及部分断齿等局部故障，其特点是边带阶数多而谱线分散。(参见图8-7)。图8－7图8－6三.倒频谱分析倒频谱分析又名二次频谱分析，当对信号经过FFT变换进行频域分析时，如果频谱图上呈现复杂的周期信号难以分辨时，再对周期信号进行一次FFT变换，使周期信号成谱线形式。（两次FFT变换）倒频谱在故障检测中