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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
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