滚齿机减速机构故障诊断.pdf

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1、第25卷第1期2012年1月机电产品开簋与刨崭Development&InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．25．No．1Jan．．2012文章编号：1002—6673(2012)01-036-02滚齿机减速机构故障诊断徐安进，陈睿(武汉纺织大学，湖北武汉430073)摘要：减速机构是滚齿机中使用极为广泛的部件之一。它工作状态的好坏直接影响到滚齿机的效能和加工零件的精度。齿轮是组成减速机构的零件之一，从齿轮啮台动力学模型入手，论述了齿轮故障诊断原理，并给出了一台正在使用中的滚齿机减速机构故障诊断的实例。关键词：滚齿机；减速机构；故障谚断

2、中图分类号：TH-39文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2012．01．015HobbingMachineGearboxFaultsDiagnosis工UAn-．砌，CHENR“(WuhanTextileUnivrsity，WuhanHubei430073，China)Abstract：Thegearboxisthemostextensiveunitusedinhobbingmachine．ThestateofthegearboxiseffectOntheworkingstateofthehobbmgmachineandprecisionofpro

3、cesspartdirecdy．Thegearboxiscomposedofgearoneofthecomponent．Fromthedynamicsmodelofgearmeshing,thepaperdiscussesthemechaIlismofthefaultsdiagnosisforthegearbox，andthenitgivesanexampleofthefaultsdiagnosisofusinghobbingmachinegearbox．Keywords：gearhobbingmachine；gearbox；faultdiagnosis0引言减速箱是各类机械的减速传动

4、部件。减速箱的运转是否正常，直接影响到工作机构及整个滚齿机的工作性能和被加工件的精度。减速箱的制造质量、工作平稳性和噪声，往往又是机器制造质量的主要标志。减速箱的失效原因主要是由于设计不当、制造不良、维护操作不善及载荷过大所引起的。因此。要提高减速机构运行的可靠性，一方面要改进设计、制造和装配质量，另一方面，则要提高运行维护水平。对减速箱的运转进行状态检测和故障诊断。1齿轮故障诊断原理对减速箱而言。它的振动和噪声产生的机理如图1所示，由于轴、轴承座的变形以及齿I自误差的影响。旨轮啮台时产生的扭转振动。可以诱发径向和轴向振动，并通过轴承和座孔传到箱件上，箱件壁将产生振动，同时激发空气的振

5、动而转化为噪声。齿轮振动在传递过程中，其啮台频率的高次谐波产生一定的衰减，根据减速箱的结构不同，衰减程度不同【l】。图1减速箱振动和噪音产生的机理理想齿轮(制造、安装无误差，齿面载荷均匀)啮台时，啮台的齿对沿齿轮传动的线速度方向(切线方向)，其振动的动力学模型可简化为图2所示的形式。囝2齿轮动力学模型其动力学方程为：Mx+Cx+Kx=F(t)机虬钒院引研9阴吼破o"¨机20剥．殴一进濞荆萎约徐屿配o：．澍．：·产品与市场·式中：x一齿轮的切线方向相对位移(X=X：一x。)；C一油膜、空气等形成的啮合阻尼；N一当量质量，M=m。m／(ml+m2)；K一啮合刚度；F(t)一外界激励，包括故

6、障产生的激励。啮台刚度随参与啮台的齿轮变化而变化朔。因而啮台刚度是周期性变化的。由啮合刚度的周期变化所形成的齿轮振动信号，即式(1)的解为多次谐波，其解为：∞11x(t)=上Aicos(21rfot+巾i)(2)i=l式中：A；一次谐渡的振幅；Il

7、i一次谐波的相位；f；一齿轮啮合频率(fi=nz／60)；n一齿轮转速；z一齿轮齿数。经傅立叶变换后。求得此信号的幅值谱为：∞1nix(f)t=二At8(f-近)(3)i=1式中：8一脉冲函数；f-频率变量。由此可看出，由啮合刚度的周期变化形成的振动信号z(t)的频谱是以啮合频率￡为基频的一簇离散谱线。当齿轮发生故障后，齿轮的啮合刚度降低，

8、在同样的负载下，齿轮发生更大的变形，从而产生更为强烈的振动。这样。测得的振动信号x(t)畸变加剧。作频谱分析后，在频谱图上。啮合频率处的谱值会显著增大，而二阶、三阶啮台频率处的谱值会增加得更大。然而，齿轮制造、安装总是有误差的。齿面载荷的分布也是不均匀的。此时的振动信号就会发生调幅、调频现象，调制频率即为齿轮的转频f,=n／60。表现在谱图上即在啮合频率￡及高阶频率筑、3￡处谱线两侧出现对称或不对称的边频带。这些边频的距离相等，都等于C如图3所