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1、第八章 齒輪箱故障診斷8.1 齒輪失效形式齒輪的各種損傷發(fā)生概率：齒的斷裂41%，齒面疲勞31%，齒面磨損10%，齒面劃痕10%，其他故障如塑性變形、化學(xué)腐蝕、異物嵌入等8%。圖81 齒根部的應(yīng)力集中一齒的斷裂一齒的斷裂 齒輪副在嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪的作用力和從動(dòng)輪的反作用力都通過(guò)接觸點(diǎn)分別作用在對(duì)方輪齒上，最危險(xiǎn)的情況是接觸點(diǎn)某一瞬間位于輪齒的齒頂部，此時(shí)輪齒如同一個(gè)懸臂梁懸臂梁，受載后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為最大，若因突然過(guò)載或沖擊過(guò)載，很容易在齒根處產(chǎn)生過(guò)載荷斷裂過(guò)載荷斷裂。即使不存在沖擊過(guò)載的受力工況，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，由于應(yīng)力集中現(xiàn)象，也易產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒在齒根處產(chǎn)
2、生疲勞斷裂疲勞斷裂。另外，淬火裂紋、磨削裂紋和嚴(yán)重磨損后齒厚過(guò)分減薄時(shí)在輪齒的任意部位都可能產(chǎn)生斷裂。輪齒的斷裂是齒輪的最嚴(yán)重的故障，常因此造成設(shè)備停機(jī)。二齒面磨損或劃痕 A）粘著磨損粘著磨損 在低速、重載、高溫、齒面粗糙度差、供油不足或油粘度太低等情況下，油膜易被破壞而發(fā)生粘著磨損。潤(rùn)滑油的粘度高，有利于防止粘著磨損的發(fā)生。 B）磨粒磨損與劃痕磨粒磨損與劃痕 含有雜質(zhì)顆粒以及在開式齒輪傳動(dòng)中的外來(lái)砂粒或在摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的金屬磨屑，都可以產(chǎn)生磨粒磨損與劃痕。一般齒頂、齒根問(wèn)好摩擦較節(jié)圓部嚴(yán)重，這是因?yàn)辇X輪嚙合過(guò)程中節(jié)圓處為滾動(dòng)接觸，而齒頂、齒根為滑動(dòng)接觸。 C）腐蝕磨損腐蝕磨損 由于潤(rùn)滑油中的
3、一些化學(xué)物質(zhì)如酸、堿或水等污染物與齒面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成金屬的腐蝕而導(dǎo)致齒面損傷。D）燒傷燒傷 燒傷是由于過(guò)載、超速或不充分的潤(rùn)滑引起的過(guò)分摩擦所產(chǎn)生的局部區(qū)域過(guò)熱，這種溫度升高足以引起變色和過(guò)時(shí)效，會(huì)使鋼的幾微米厚表面層重新淬火，出現(xiàn)白白層層。損傷的表面容易產(chǎn)生疲勞裂紋。E）齒面膠合齒面膠合 大功率軟齒面或高速重載的齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤(rùn)滑條件不良時(shí)易產(chǎn)生齒面膠合（咬焊）破壞，即一齒面上的部分材料膠合到另一齒面上而在此齒面上留下坑穴，在后續(xù)的嚙合傳動(dòng)中，這部分膠合上的多余材料很容易造成其他齒面的擦傷溝痕，形成惡性循環(huán)。圖82 齒面點(diǎn)蝕三齒面疲勞齒面疲勞(點(diǎn)蝕、剝落點(diǎn)蝕、剝落)所謂齒面疲勞主要包括齒面點(diǎn)
4、蝕與剝落。造成點(diǎn)蝕的原因原因，主要是由于工作表面的交變應(yīng)力引起的微觀疲勞裂紋微觀疲勞裂紋，潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋后，由于嚙合過(guò)程可能先封閉入口然后擠壓，微觀疲勞裂紋內(nèi)的潤(rùn)滑油在高壓下使裂紋擴(kuò)展，結(jié)果小塊金屬?gòu)凝X面上脫落，留下一個(gè)小坑，形成點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕。如果表面的疲勞裂紋擴(kuò)展得較深、較遠(yuǎn)或一系列小坑由于坑間材料失效而連接起來(lái)，造成大面積或大塊金屬脫落，這種現(xiàn)象則稱為剝落剝落。剝落與嚴(yán)重點(diǎn)蝕只有程度上的區(qū)別而無(wú)本質(zhì)上的不同。 實(shí)驗(yàn)表明，在閉式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng)中，點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是最普遍的破壞形式。在開式齒開式齒輪傳動(dòng)輪傳動(dòng)中，由于潤(rùn)滑不夠充分以及進(jìn)入污物的可能性增多，磨粒磨損磨粒磨損總是先于點(diǎn)蝕破壞。四齒面塑性變
5、形齒面塑性變形軟齒面齒輪傳遞載荷過(guò)大（或在大沖擊載荷下）時(shí)，易產(chǎn)生齒面塑性變形塑性變形。在齒面間過(guò)大的摩擦力作用下，齒面接觸應(yīng)力會(huì)超過(guò)材料的抗剪強(qiáng)度，齒面材料進(jìn)入塑性狀態(tài)，造成齒面金屬的塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)，使主動(dòng)輪主動(dòng)輪節(jié)圓附近齒面形成凹溝凹溝，從動(dòng)輪從動(dòng)輪節(jié)圓附近齒面形成凸棱凸棱，從而破壞了正確的齒形。有時(shí)可在某些類型的齒輪的從動(dòng)齒面上出現(xiàn)“飛邊飛邊”，嚴(yán)重時(shí)擠出的金屬充滿頂隙，引起劇烈振動(dòng)，甚至發(fā)生斷裂。圖83 齒輪副的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析82 齒輪的振動(dòng)機(jī)理與信號(hào)特征齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)彈性的機(jī)械系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的原因，存在著運(yùn)動(dòng)和力的非平穩(wěn)性。圖8-3是齒輪副的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析示意圖。圖中O1是主
6、動(dòng)輪的軸心，O2是被動(dòng)輪的軸心。假定主動(dòng)輪以1作勻角速度運(yùn)動(dòng)，A、B分別為兩個(gè)嚙合點(diǎn)，則有O1A O1B，即A點(diǎn)的線速度VA大于B點(diǎn)的線速度VB。而O2AO2B，從理論上有2VB/O2B 、3VA/O2A ，則23。齒輪嚙合的特征頻率嚙合頻率從這個(gè)意義上說(shuō)：齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合振動(dòng)是不可避免的。振動(dòng)的振動(dòng)的頻率頻率就是嚙合頻率嚙合頻率。也就是齒輪的特征頻率特征頻率，其計(jì)算公式如下：齒輪一階嚙合頻率 fC0 (n/60)*z 嚙合頻率的高次諧波 fCiifCD i=2、3、4、 n 其中：N齒輪軸的轉(zhuǎn)速（r/min） z齒輪的齒數(shù)然而A、B又是被動(dòng)輪的嚙合點(diǎn)，當(dāng)當(dāng)齒輪副只有一個(gè)嚙合點(diǎn)一個(gè)嚙合點(diǎn)時(shí)，
7、隨著嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，被動(dòng)輪的角速度存在波動(dòng)；當(dāng)當(dāng)有兩個(gè)嚙合點(diǎn)兩個(gè)嚙合點(diǎn)時(shí)，因?yàn)橹荒苡幸粋€(gè)角速度，因而在嚙合的輪齒上產(chǎn)生彈性變形，這個(gè)彈性變形力隨嚙合點(diǎn)的位置、輪齒的剛度以及嚙合的進(jìn)入和脫開而變化，是一個(gè)隨時(shí)間變化的力隨時(shí)間變化的力FC（t）。齒輪嚙合的特征頻率邊頻帶由于傳遞的扭矩隨著嚙合而改變，該扭矩作用到轉(zhuǎn)軸上，使轉(zhuǎn)軸發(fā)生扭振。由于在轉(zhuǎn)軸上存在鍵槽等非均布結(jié)構(gòu)，使得軸的各向剛度不同，因此，剛度變動(dòng)的周期與軸的周轉(zhuǎn)時(shí)間一致，激發(fā)的扭振振幅也就按轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率變動(dòng)。這個(gè)扭振扭振對(duì)齒輪的嚙合振動(dòng)產(chǎn)生了調(diào)制作用，從而在齒輪嚙合頻率的兩邊產(chǎn)生出以軸頻為間隔的邊頻帶邊頻帶。邊頻帶也是也是齒輪振動(dòng)的特
8、征頻率特征頻率，嚙合的異常狀況反映到邊頻帶，造成邊頻帶的分布和形態(tài)都發(fā)生改變?？梢哉f(shuō)：邊頻帶包含了齒輪故障的豐富信息。此外齒輪制造時(shí)所具有的：偏心誤差、周節(jié)誤差、齒形誤差、裝配誤差等都能影響齒輪的振動(dòng)。所以在監(jiān)測(cè)低精度齒輪的振動(dòng)時(shí)，要考慮這些誤差的影響。從故障診斷的實(shí)用方面來(lái)看，只要齒輪的振動(dòng)異常超標(biāo)，就是有故障，就需要處理或更換。所以大多數(shù)情況下，并不需要辨別是哪種誤差所引起，只需判定只需判定能否繼續(xù)使用。一功率譜分析法功率譜功率譜分析可確定齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和振動(dòng)能量在各頻率成分上的分布，是一種重要的頻域分析方法。幅值譜幅值譜也能進(jìn)行類似的分析，但由于功率譜是幅值的平方關(guān)系，所以功率譜
9、比幅值譜更能突出嚙合頻率及其諧波等線狀譜成分而減少了隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)引起的一些“毛刺”現(xiàn)象。應(yīng)用功率譜分析時(shí)，頻率軸橫坐標(biāo)可采取線性坐標(biāo)線性坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)對(duì)數(shù)坐標(biāo).對(duì)數(shù)坐標(biāo)對(duì)數(shù)坐標(biāo)（恒百分比帶寬）適合故障概括的檢測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)噪聲的分析與人耳的響應(yīng)接近；但對(duì)于齒輪系統(tǒng)由于有較多的邊頻成分，采用線性坐標(biāo)線性坐標(biāo)（恒帶寬）會(huì)更有效。83 齒輪的故障分析方法圖84 某齒輪箱的功率譜圖84為某齒輪箱的功率譜，分別用線性坐標(biāo)和對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪出，無(wú)疑使用線線性坐標(biāo)效果要好得多性坐標(biāo)效果要好得多。振幅振幅圖85 工程實(shí)際應(yīng)用的頻譜圖a) 幅值譜 b) 細(xì)化后的邊頻帶二邊頻帶分析法邊頻帶成分包含有豐富的齒輪故障信息，要
10、提取邊頻帶信息，在頻譜分析時(shí)必須有足夠高的頻率分頻率分辨率辨率。當(dāng)邊頻帶譜線的間隔小間隔小于頻率分辨率時(shí)，或譜線間隔不間隔不均勻均勻，都阻礙邊頻帶的分析，必要時(shí)應(yīng)對(duì)感興趣的頻段進(jìn)行頻率細(xì)化分析(ZOOM分析)，以準(zhǔn)確測(cè)定邊頻帶間隔，見圖85。邊頻帶出現(xiàn)的機(jī)理邊頻帶出現(xiàn)的機(jī)理是齒輪嚙合頻率fz的振動(dòng)受到了齒輪旋轉(zhuǎn)頻率fr的調(diào)制而產(chǎn)生，邊頻帶的形狀和分布包含了豐富的齒面狀況信息。一般從兩方面進(jìn)行邊頻帶分析， 一是一是利用邊頻帶的頻率對(duì)稱性對(duì)稱性，找出 fznfr（n=1、2、3 ）的頻率關(guān)系，確定是否為一組邊頻帶。如果是邊頻帶，則可知道嚙合頻率Z和調(diào)制信號(hào)頻率r。 二是二是比較各次測(cè)量中邊頻帶幅值
11、的變化趨勢(shì)。根據(jù)邊頻帶呈現(xiàn)的形式和間隔，有可能得到以下信息根據(jù)邊頻帶呈現(xiàn)的形式和間隔，有可能得到以下信息： 1）當(dāng)邊頻間隔為旋轉(zhuǎn)頻率r時(shí)，可能為齒輪偏心、齒距的緩慢的周期變化及載荷的周期波動(dòng)等缺陷存在，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，這些缺陷就重復(fù)作用一次，即這些缺陷的重復(fù)頻率與該齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率相一致。旋轉(zhuǎn)頻率r指示出問(wèn)題齒輪所在的軸。圖87圖862）齒輪的點(diǎn)蝕等分布故障會(huì)在頻譜上形成類似1）的邊頻帶，但其邊頻階數(shù)少而集中在嚙合頻率及其諧頻的兩側(cè)(參見圖8-6)。3）齒輪的剝落、齒根裂紋及部分?jǐn)帻X等局部故障會(huì)產(chǎn)生特有的瞬態(tài)沖擊調(diào)制，在嚙合頻率其及諧頻兩側(cè)產(chǎn)生一系列邊帶。其特點(diǎn)是邊帶階數(shù)多而譜線分散，由于高階邊
12、頻的互相疊加而使邊頻族形狀各異。(參見圖8-7)。嚴(yán)重的局部故障還會(huì)使旋轉(zhuǎn)頻率r及其諧波成分增高。需要指出的是，由于邊頻帶成分具有不穩(wěn)定性，在實(shí)際工作環(huán)境中，尤其是幾種故障并存時(shí)，邊頻族錯(cuò)綜復(fù)雜，其變化規(guī)律難以用上述的典型情況表述，而且還存在兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)頻率ri(主動(dòng)軸r1，被動(dòng)軸r2）混合情況。但邊頻的總體水平是隨著故障的出現(xiàn)而上升的。例如：齒面磨損、點(diǎn)蝕等表面缺陷，在嚙合中不激發(fā)瞬時(shí)沖擊不激發(fā)瞬時(shí)沖擊，因而邊頻帶的分布窄分布窄，邊頻帶的振幅隨磨損程度的增大而增高。斷齒、裂齒、大塊剝落等在嚙合中激發(fā)瞬時(shí)沖擊激發(fā)瞬時(shí)沖擊的缺陷，反映到邊頻帶中就是分布變寬分布變寬，隨著這類缺陷的擴(kuò)大，邊頻帶在寬
13、度和高度上也增大。三倒頻譜分析法對(duì)于同時(shí)有數(shù)對(duì)齒輪嚙合的齒輪箱振動(dòng)頻譜圖，由于每對(duì)齒輪嚙合時(shí)都將產(chǎn)生邊頻帶，幾個(gè)邊頻帶交叉分布在一起，僅進(jìn)行頻率細(xì)化分析識(shí)別邊頻特征是不夠的；由于倒頻譜處理算法將功率譜圖中的諧波族變換為倒頻譜圖中的單根譜線，其位置代表功率譜中相應(yīng)諧波族(邊頻帶)的頻率間隔時(shí)間(倒頻譜的橫坐標(biāo)表示的是時(shí)間間隔，即周期時(shí)間)，因此可解決上述問(wèn)題。圖8-8是某齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的頻譜，圖8-8a的頻率范圍為020kHz，頻率分辨率為50Hz，能觀察到嚙合頻率為4.3kHz及其二次三次諧波，但很難分辨出邊頻帶。圖88 用倒頻譜分析齒輪箱振動(dòng)信號(hào)中的邊頻帶功率譜：頻率f/kHz；倒頻譜：周期
14、時(shí)間/ms圖88b的頻率范圍為3.513.5kHz，頻率分辨率為頻率分辨率為5Hz5Hz，能觀察到很多邊頻帶，但仍很難分辨出邊頻帶。圖88c的頻率范圍進(jìn)一步細(xì)化為7.59.5kHz，頻率分辨率不變，可分辨出邊頻帶，但還有點(diǎn)亂。若進(jìn)行倒頻譜分析，如圖88d所示，能很清楚地表明對(duì)應(yīng)于兩個(gè)齒輪副的旋轉(zhuǎn)頻率（85Hz和50Hz）的兩個(gè)倒頻分量（Ai和Bi）。倒頻譜倒頻譜的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于傳感器的測(cè)點(diǎn)位置測(cè)點(diǎn)位置或信號(hào)信號(hào)傳輸途徑不敏感傳輸途徑不敏感以及對(duì)于幅值和頻率調(diào)制幅值和頻率調(diào)制的相位相位關(guān)系不敏感不敏感。這種不敏感，反而有利于監(jiān)測(cè)故障信號(hào)的有無(wú)，而不看重某測(cè)點(diǎn)振幅的大?。赡苡捎趥鬏斖緩蕉?/p>
15、過(guò)分放大）。 圖89 齒面磨損導(dǎo)致幅值上升趨勢(shì)四齒輪故障信號(hào)的頻域特征 均勻性磨損、齒輪徑向間隙過(guò)大、不適當(dāng)?shù)凝X輪游隙以及齒輪負(fù)荷過(guò)大等原因，將增加嚙合頻率和它的諧波成分振幅，對(duì)邊頻的影響很小。在恒定載荷下，如果發(fā)生嚙頻率和它的諧波成分變化，則意味著齒的磨損、撓曲和齒面誤差等原因產(chǎn)生了齒的分離（脫嚙）現(xiàn)象。齒輪磨損的特征齒輪磨損的特征是，頻譜上嚙合頻率及其諧波幅值都會(huì)上升，而高階諧波的幅值增加較多，如圖8-9所示。 不均勻的分布故障不均勻的分布故障（例如齒輪偏心、齒距周期性變化及載荷波動(dòng)等）將產(chǎn)生振幅調(diào)制和頻率調(diào)制，從而在嚙合頻率及其諧波兩側(cè)形成幅值較高的邊頻帶，邊帶的間隔頻率是齒輪轉(zhuǎn)速頻率(
16、fr)，該間隔頻率是與有缺陷的齒輪相對(duì)應(yīng)的。值得注意的是，對(duì)于齒輪偏心所產(chǎn)生的邊帶，一般出現(xiàn)的是下邊帶成分，即fz-nfr（n=1，2，3，），上邊帶出現(xiàn)的很少。 齒面剝落、裂紋以及齒的斷裂等局部性故障齒面剝落、裂紋以及齒的斷裂等局部性故障，將產(chǎn)生周期性沖擊脈沖，嚙合頻率為脈沖頻率所調(diào)制，在嚙合頻率及其諧波兩側(cè)形成一系列邊帶，其特點(diǎn)特點(diǎn)是邊帶的階數(shù)多而分散，見圖87所示。而點(diǎn)蝕等分布性故障點(diǎn)蝕等分布性故障形成的邊帶，在嚙合頻率及其諧波兩側(cè)分布的邊帶階數(shù)少而集中，見圖86所示。這些邊帶隨著故障的發(fā)展，其頻譜圖形也將發(fā)生變化。齒輪故障與軸承故障的差異齒輪故障與軸承故障的差異：1) 齒的斷裂或裂紋故
17、障齒的斷裂或裂紋故障。每當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)沖擊信號(hào)，這種沖擊可激起齒輪系統(tǒng)的一階或幾階自振頻率。但是，齒輪固有頻率一般都為高頻（約在110kHz范圍內(nèi)），這種高頻成分傳遞到齒輪箱時(shí)已被大幅度衰減，多數(shù)情況下只能在齒輪箱上測(cè)到嚙合頻率和調(diào)制的邊頻帶。其邊頻帶的形狀與分布與前期的正常狀態(tài)相比，存在明顯的變化。2) 軸承故障。軸承故障。如果僅有齒輪嚙合頻率的振幅迅速升高，而邊頻的分布和振幅并無(wú)變化，則表明是軸承故障。84 齒輪故障診斷案例例8-1：宣龍高速線材公司2006年9月，發(fā)現(xiàn)精軋22#軋機(jī)輥箱振動(dòng)增大。圖810是傳動(dòng)系統(tǒng)圖。9月14日的頻譜圖調(diào)出這一期間的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的趨勢(shì)
18、圖和頻譜圖。在9月14日的頻譜圖上明顯看到Z5/Z6的嚙合頻率譜線。見圖811。圖811 9月14日的振動(dòng)頻譜圖特征頻率表特征頻率表81（22#軋機(jī) 轉(zhuǎn)速為1047r/min，譜圖數(shù)據(jù)）由特征頻率表可見，22架輥箱的Z5/Z6嚙合頻率 （1072.6Hz=34.603HzX31齒），振幅在9月14日為1.71m/s2，其兩側(cè)有較寬的邊頻帶，間隔為35.085Hz，與錐箱II軸的轉(zhuǎn)頻（34.603 Hz）基本一致。序號(hào)故 障 信 號(hào)頻率 (Hz)計(jì)算特征頻率 (Hz)振幅絕對(duì)誤差（Hz）相 對(duì) 誤 差%可信度%故障部位及性質(zhì)分析11037.5981037.5931.2810.0050100Z5/
19、Z6嚙合頻率錐箱II軸轉(zhuǎn)頻21072.6831071.7731.7110.910.085100Z5/Z6嚙合頻率31105.9571105.9530.9460.0040100Z5/Z6嚙合頻率錐箱II軸轉(zhuǎn)頻42143.5552143.5461.9620.00901002倍Z5/Z6嚙合頻率診斷結(jié)論：1. 從圖811的頻譜圖上可看出，22#輥箱Z5/Z6嚙合頻率幅值比較突出且有上升趨勢(shì)，在其兩側(cè)有邊頻出現(xiàn)，邊頻間隔分別為35.085 Hz，與錐箱II軸的轉(zhuǎn)頻（34.603 Hz）基本一致，說(shuō)明22錐箱 II軸上的齒輪存在故障隱患。2. 從圖811的時(shí)域波形中可以看出有輕微的周期性沖擊信號(hào)，沖擊周
20、期為0.028S，相應(yīng)頻率為(1/0.028=35.71Hz)，正好為22架錐箱II軸的轉(zhuǎn)頻(36.85 Hz)一致，這表明問(wèn)題就出在22架錐箱II軸的齒輪上。3. 建議廠方立即對(duì)22架錐箱II軸上的齒輪Z5（31齒）進(jìn)行檢查。事后復(fù)核廠方于2006年11月份對(duì)拆卸下的精軋22架進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)輥箱II軸上Z5(31齒)齒輪的輪齒已破損（見圖8-12和圖8-13），與診斷分析結(jié)論相符。當(dāng)時(shí)廠方曾進(jìn)一步問(wèn)過(guò)：估計(jì)是什么性質(zhì)的故障，能否繼續(xù)生產(chǎn)？因?yàn)槌顺跗冢?月14日及以后幾天）邊頻帶較寬，后期邊頻帶有所收窄，加上振幅并不很高。所以判定為出現(xiàn)較嚴(yán)重的斑剝。在工程上，齒輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕、斑剝，廠方都會(huì)選擇
21、繼續(xù)使用。整個(gè)10月都看著振幅緩慢上升，直到11月份，換軋鋼品種，才停產(chǎn)檢查。因?yàn)槭切饼X輪的緣故，所以振幅沒(méi)有像直齒輪那樣大。圖812 圖813例8-2：2006年4月，宣化鋼鐵公司棒材廠10#軋機(jī)齒輪箱的振動(dòng)有點(diǎn)異常。查看在線監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)的4月23日的頻譜圖（圖814）和特征頻率表。圖8 14 10#軋機(jī)200604231200輸出端頻域圖形特征頻率表特征頻率表82分析：時(shí)域圖形有沖擊現(xiàn)象，但是圖814的頻域圖形中軸頻并不高，Z3/Z4齒輪的嚙合頻率出現(xiàn)了多次諧波，其3倍頻達(dá)到了7.80m/s2。邊頻窄，判斷為齒輪點(diǎn)蝕。序號(hào)故 障 信號(hào) 頻 率（Hz）計(jì) 算 特征 頻 率（Hz）振幅絕對(duì)
22、誤差 (Hz)相對(duì)誤差%可 信度%故障部位及性質(zhì)分析1236.3233.51.722.81.2090Z3/Z4嚙合頻率2472.74670.465.71.2290Z3/Z4嚙合頻率2倍頻3707.0700.57.806.50.93100Z3/Z4嚙合頻率3倍頻4943.49340.669.41.0090Z3/Z4嚙合頻率4倍頻51179.71167.51.1512.21.0490Z3/Z4嚙合頻率5倍頻61416.014010.40151.0790Z3/Z4嚙合頻率6倍頻例8-3：2006年4月，宣化鋼鐵公司棒材廠16#軋機(jī)齒輪箱的振動(dòng)出現(xiàn)異常。查看在線監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)的頻譜圖（圖815、圖8
23、16）和特征頻率表83特征頻率表84。 圖816 16#軋機(jī)2006004230300細(xì)化后的頻域圖形特征頻率表特征頻率表83特征頻率表84由圖815可以看到Z3/Z4齒輪的嚙合頻率出現(xiàn)了3倍頻，并有多次諧波，最大振幅達(dá)到了12.95m/s2，基頻邊上出現(xiàn)了許多邊頻，為II軸軸承頻率，II軸軸頻14.3Hz在振動(dòng)幅值0.24 m/s2。在齒輪嚙合頻率（基頻和倍頻）邊上出現(xiàn)邊頻（II軸軸頻），這意味這齒輪有隱患。序號(hào)故 障 信號(hào) 頻 率（Hz）計(jì)算特征頻率（Hz）振幅絕對(duì)誤差（Hz）相對(duì)誤差%可 信度%故障部位及性質(zhì)分析1658.2657.812.950.40.06100Z3/Z4嚙合頻率213
24、18.41315.610.552.80.21100Z3/Z4嚙合頻率2倍頻31976.61973.43.743.20.16100Z3/Z4嚙合頻率3倍頻中心頻率Hz邊頻Hz差值Hz特征頻率Hz性質(zhì)分析658.2644.513.714.3（II軸軸頻）一次邊頻673.815.6一次邊頻628.929.3二次邊頻687.529.3二次邊頻617.241三次邊頻701.243三次邊頻診斷小結(jié)當(dāng)齒輪嚙合頻率處及兩邊邊頻的振幅突現(xiàn)升高的情況下，有兩種可能的故障：齒輪故障、軸承故障。要區(qū)別這兩種故障，需看軸轉(zhuǎn)頻的振幅是否有升高，軸轉(zhuǎn)頻的振幅升高，意味著軸承故障。齒輪軸轉(zhuǎn)頻的振幅升高是由于軸承出現(xiàn)故障，軸芯空間位置不穩(wěn)定所造成當(dāng)軸轉(zhuǎn)頻的振幅先升后降，降低時(shí)意味著軸承可能已經(jīng)出現(xiàn)解體。16#的II軸Z3/Z4齒輪可能存在嚴(yán)重磨損。第8章8-1常見的齒輪的失效形式有哪些？8-2齒輪故障診斷方法有哪些？8-3應(yīng)用功率譜分析齒輪故障時(shí)，頻率軸橫坐標(biāo)采取線性坐標(biāo)還是對(duì)數(shù)坐標(biāo)比較好？為什么？8-4齒輪的特征頻率計(jì)算公式是什么？8-5描述調(diào)制現(xiàn)象和邊頻帶產(chǎn)生的原因。8-6功率譜分析在齒輪故障診斷中的作用如何？8-7邊頻帶分析一般從哪兩方面進(jìn)行？8-8為方便故障診斷時(shí)的判別，頻率哉上的故障特征歸類有哪些？
機(jī)械故障診斷技術(shù)8_齒輪箱故障診斷
