齿轮箱故障诊断技术ppt课件.ppt

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1、齿轮箱常见故障齿轮箱故障的特征频率与边频带齿轮箱振动信号分析诊断方法齿轮箱故障的噪声诊断齿轮故障在旋转机械中其故障约占10%第八章齿轮故障诊断技术齿轮箱失效原因及失效比重齿轮故障诊断技术齿轮箱的失效零件及失效比重齿轮故障诊断技术1、齿轮常见故障由于制造误差、装配不当或在不适当的条件（如载荷、润滑等）下使用，常会发生损伤等故障，常见有四类：（1）齿的断裂有疲劳断裂和过负荷断裂两种疲劳断裂：通常先从受力侧齿根产生龟裂、逐渐向齿端发展而致折断；过负荷断裂：由于转速急剧变化、轴系共振、轴承破损、轴弯曲等原因，使齿轮产生不正常的一端接触，载荷集中到齿面一端引起。（2）齿的磨

2、损由于金属微粒、污物、尘埃和沙粒等进入齿轮而导致材料磨损、齿面局部熔焊随之又撕裂的现象。（3）齿面疲劳由于齿面接触应力超过材料允许的疲劳极限。表面层先产生细微裂纹，然后小块剥落，直至整个齿断裂。（4）齿面塑性变形如压碎、趋皱。齿轮故障诊断技术不能运行驱动源齿轮装置旋转机构——轴、联轴节、键、轴承等严重损伤、折断齿轮轮体——折断、严重变形、严重损伤齿轮轮齿——折断、烧伤、严重变形、咬入异物齿轮箱体——变形、有夹杂物动力源——电源中断、燃料中断、电动机或内燃机故障其他组合磨损轮齿断裂齿面损伤轮体折断轮体变形轮体损伤松动不对中不平衡油质劣化严重漏油油温升高密封不良精度差

3、刚度不足尚能运行能耗增大磨损加剧严重漏油温度升高噪声异常振动增大振动增大振动增大振动增大振动增大振动增大齿面疲劳粘着撕伤齿面磨损烧伤齿面塑性变形疲劳折断过载折断轮齿断裂轮齿塑性变形腐蚀磨损气蚀严重磨损断齿电蚀齿轮装置故障原因分析在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号，一般是在轴承、箱体有关部位测量。当齿轮旋转时，无论齿轮发生了异常与否，齿的啮合都会发生冲击啮合振动，其振动波形表现出振幅受到调制的特点，甚至既调幅又调频。齿轮故障诊断技术2、齿轮故障的特征频率与边频带(Hz)•齿轮及轴的转动频率•齿轮的啮合频率zn60n60fr=fz=齿轮故障诊断技术齿轮故障诊

4、断技术齿轮故障诊断技术齿轮故障诊断技术有故障就有调制出现实例：某增速机实测啮合频率fm=1200Hz（与齿轮固有频率同）故障为轴频f0拆检：齿轮轮齿节线附近有严重剥落说明：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齿轮的制造与安装误差、剥落、裂纹等故障会直接成为振动的激励源－－齿轮轴的回转为周期表现为回转频率对啮合频率及其倍频的调制，在谱图上形成以啮合频率为中心、两个等间隔分布的边频带。由于调频和调幅的共同作用，最后形成的频谱表现为以啮合频率及其各次谐波为中心的一系列边频带群。边频带反映了故障源信息，边频带的间隔

5、反映了故障源的频率，幅值的变化表示故障程度。－>齿轮故障诊断实质上是对边频带的识别3、齿轮箱振动信号分析诊断方法——精密诊断齿轮箱故障诊断技术边频带分析法1）当边频间隔为旋转频率ƒr时，可能为齿轮偏心、齿距的缓慢的周期变化及载荷的周期波动等缺陷存在，齿轮每旋转一周，这些缺陷就重复作用一次，即这些缺陷的重复频率与该齿轮的旋转频率相一致。旋转频率ƒr指示出问题齿轮所在的轴。值得注意的是，对于齿轮偏心所产生的边带，一般出现的是下边带成分，即（n=1，2，3，…），上边带出现的很少。2）齿轮的点蚀等分布故障（均匀故障）的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、6)。3）齿轮的剥落、齿根裂纹及部分断齿等局部故障的边带阶数多而谱线分散(参见图8—7)。严重的局部故障还会使旋转频率ƒr及其谐波成分增高。需要指出的是，由于边频带成分具有不稳定性，在实际工作环境中，尤其是几种故障并存时，边频族错综复杂，其变化规律难以用上述的典型情况表述，而且还存在两个轴的旋转频率ƒr混合情况。但边频的总体水平是随着故障的出现而上升的。图8－7图8－6分布故障局部故障齿轮箱故障诊断技术图8－9齿面磨损导致幅值上升趋势4)均匀性磨损、齿轮径向间隙过大、不适当的齿轮游隙以及齿轮负荷过大等原因，将增加啮合频率和它的谐波成分幅值，对边频的影响很小。齿轮磨

7、损的特征是，频谱上啮合频率及其谐波幅值都会上升，而高阶谐波的幅值增加较多，如图8-9所示。齿轮箱故障诊断技术5)轴承故障的影响，仅有齿轮啮合频率的振幅迅速升高，而边频的分布和幅值并无变化，甚至边频没有发育，则表明是轴承故障。另外，轴转频的振幅升高，通常意味着轴承故障。齿轮箱故障诊断技术用于齿轮箱振动信号的分析方法有：•倒谱分析法•希尔伯特包络分析法•时频分析法•细化谱（ZOOM）•时域平均法齿轮箱故障诊断技术用倒频谱分析齿轮箱振动信号中的边频带图a的频率范围为0-20kHz，频率间隔为50Hz（频率分辨率），能观察到啮合频率为4.3kHz及其二次三次谐波，但很难分

8、辨出边频带