齒輪減速機(jī)故障診斷分析：

1.概述目前，用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，齒輪減速機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。齒輪減速機(jī)是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，隨著現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的不斷大型化、復(fù)雜化.其工作和結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜，經(jīng)常性引發(fā)設(shè)備故障.在線對(duì)齒輪減速機(jī)的工況監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)運(yùn)用也就顯得更加重要。關(guān)于齒輪減速機(jī)故障診斷分析方法和測(cè)試手段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了一些定性研究和典型案例分析。在此運(yùn)用故障診斷分析技術(shù)對(duì)一臺(tái)二次圓筒混合機(jī)的三級(jí)齒輪齒輪減速機(jī)噪聲超標(biāo)的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析出齒輪減速機(jī)齒輪存在缺陷的主要影響因素，提前預(yù)測(cè)設(shè)備隱患，由此提出相應(yīng)的解決辦法。
2.齒輪減速機(jī)特征頻率分析齒輪減速機(jī)特征頻率主要包括軸頻、齒輪的嚙合頻率、軸承的內(nèi)外圈、滾動(dòng)體、保持架的頻率，它們與諧頻、邊頻相結(jié)合，成為對(duì)齒輪減速機(jī)故障判定的依據(jù)。造成齒輪振動(dòng)故障的主要原因如下。
(1)齒輪制造和安裝誤差引起的故障。齒輪在制造過(guò)程中存在誤差或由于裝配過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，降低了齒輪的嚙合精度，導(dǎo)致齒輪的振動(dòng)和噪聲增大，增大了齒輪的故障率，在頻譜圖上表現(xiàn)為嚙合頻率及其各次諧波幅值的變化。
(2)齒輪自身固有運(yùn)動(dòng)(工作環(huán)境)引起的故障。齒輪在嚙合過(guò)程中，齒與齒連續(xù)沖擊使齒輪產(chǎn)生受迫振動(dòng).產(chǎn)生噪聲，在頻譜圖上表現(xiàn)為齒輪的嚙合頻率。
(3)齒輪表面損傷故障。
①齒面磨損。齒輪由于齒面剝落、拉傷等缺陷發(fā)展到一定程度時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)I圈就會(huì)相互撞擊1次，產(chǎn)生明顯的沖擊現(xiàn)象。每一次撞擊相當(dāng)于I個(gè)脈沖激勵(lì)，脈沖響應(yīng)函數(shù)為齒輪固有的衰減振動(dòng)，從而構(gòu)成了周期性較高頻率的沖擊振動(dòng)信號(hào)，循環(huán)周期就是軸的旋轉(zhuǎn)周期，衰減振動(dòng)頻率就是齒輪的固有頻率。
②齒面點(diǎn)蝕、崩齒。齒輪在嚙合過(guò)程中，尤其是因?yàn)辇X輪磨損、齒隙增大時(shí)都會(huì)產(chǎn)生嚙合振動(dòng)，振動(dòng)頻率為齒輪嚙合頻率。例如:某點(diǎn)出現(xiàn)缺陷(如點(diǎn)蝕、崩齒)時(shí).齒輪嚙合過(guò)程中產(chǎn)生短期的“加載”、“卸載”效應(yīng)，產(chǎn)生幅值調(diào)整和頻率調(diào)整信號(hào)，其在頻域上表現(xiàn)為以嚙合頻率為中心，以軸的旋轉(zhuǎn)頻率為間距的一組譜線，即邊頻帶。
③軸彎曲。旋轉(zhuǎn)軸當(dāng)出現(xiàn)重度彎曲時(shí)，時(shí)域中通常會(huì)明顯地出現(xiàn)以一定時(shí)間為間隔的沖擊振動(dòng)，邊帶數(shù)量多且密集。
④齒輪動(dòng)不平衡。具有不平衡質(zhì)量，或者偏心的齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中造成齒輪副的不穩(wěn)定運(yùn)行。在該不平衡力矩的激勵(lì)下，產(chǎn)生以調(diào)頻為主，調(diào)幅為輔的振動(dòng)，將在嚙合頻率及其諧波兩側(cè)產(chǎn)生邊頻帶.受不平衡力的激勵(lì)，齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波的能量也有相應(yīng)的增加。
⑤齒輪箱內(nèi)部松動(dòng)。在轉(zhuǎn)速較低的升速與降速過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)突然隨機(jī)劇烈聲響，在時(shí)域圖上表現(xiàn)為突然大幅度斷續(xù)上升，具有較大的隨機(jī)性。
⑥齒輪齒根出現(xiàn)裂紋。時(shí)域表現(xiàn)為以齒輪旋轉(zhuǎn)頻率為頻率的沖擊脈沖，其頻域特征是以旋轉(zhuǎn)頻率處出現(xiàn)諧波。
3.應(yīng)用實(shí)例二次圓筒混合機(jī)的齒輪減速機(jī)在運(yùn)行點(diǎn)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)噪聲較大，隨之用測(cè)振儀測(cè)量一段軸的垂直振動(dòng)值為7.95mm/s.發(fā)現(xiàn)齒輪減速機(jī)存在較大隱患，需要及時(shí)在線做出診斷和制定處理方案。兩齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生了振動(dòng)，該振動(dòng)頻率稱為嚙合頻率。嚙合頻率及其他一些高頻成分兩側(cè)是由于故障調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的邊頻帶。經(jīng)計(jì)算，該齒輪減速機(jī)的軸和齒輪嚙合的特征頻率見(jiàn)表1。利用振通932雙通道振動(dòng)信號(hào)分析儀及振通MCM3.0設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷軟件進(jìn)行測(cè)量、分析。首先，從齒輪減速機(jī)的加速度頻譜圖〔圖1)上發(fā)現(xiàn)，除齒輪轉(zhuǎn)頻之外還有1個(gè)比較明顯的頻率372.5H正好接近齒輪減速機(jī)一級(jí)嚙合頻率，且該處邊頻的頻率間隔為3.5Hzo zi與:2嚙合頻率符合測(cè)量頻率372.5Hz，說(shuō)明第一級(jí)齒輪與第二級(jí)齒輪嚙合存在問(wèn)題。其次，由于軸彎曲和齒輪本身存在的缺陷和故障均可產(chǎn)生調(diào)制現(xiàn)象。調(diào)制的載波頻率有三種:嚙合頻率及其高次諧波、齒輪諧振頻率、箱體諧振頻率。不同激勵(lì)能量有不同的調(diào)制振動(dòng):
①故障較輕.如輕微的軸彎曲或面積小、數(shù)最少的齒面點(diǎn)蝕，嚙合頻率為載頻，軸頻為調(diào)制頻率;
②故障較嚴(yán)重、激振能量較大時(shí)，齒輪本身的諧振頻率為載波頻率;③故障非常嚴(yán)重、激勵(lì)能量非常大時(shí)，箱體固有頻率為載波頻率。不同故障情況下，嚙合頻率呈現(xiàn)不同的形態(tài):
①正常齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)時(shí)域平均信號(hào)，信號(hào)由均勻的嚙合頻率分量組成;
②齒輪安裝對(duì)中不良，嚙合頻率受幅值調(diào)制，調(diào)制頻率為轉(zhuǎn)頻及其低階諧頻
;③齒面嚴(yán)重磨損，嚙合頻率嚴(yán)重偏離正弦信號(hào)，由于是均勻磨損故振幅起伏不大;
④齒輪有局部剝落，振幅在某一部位有突跳。從圖I可看出是以一段軸齒輪的嚙合頻率和倍頻為載波頻率，并且二倍頻也比較明顯，通過(guò)對(duì)頻譜圖以及其邊頻帶分析，可知，故障主要是由齒形誤差引起的，原因是由齒輪安裝對(duì)中不良或者聯(lián)軸器安裝不同心造成的齒形誤差。為此，利用停機(jī)檢修時(shí)間拆解齒輪減速機(jī)，分別對(duì)齒輪表面進(jìn)行清洗檢查，未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕或齒面磨損;檢查聯(lián)軸器對(duì)中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)軸器對(duì)接縫處呈喇叭口形狀，這正是齒輪減速機(jī)頻譜異常的原因所在。重新找正電機(jī)和齒輪減速機(jī)對(duì)中后開機(jī)運(yùn)行，噪聲降低、振動(dòng)異常消失.頻譜正常。