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添加时间:2017-10-10
齿轮减速机故障诊断分析
一、概述
目前，用于传递动力与运动的机构中，齿轮减速机的应用非常广泛，减速机是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，随着现代化机械设备的不断大型化，复杂化，其工作和结构形式愈加复杂。经常性引发设备故障，在线对减速机的工况监测与故障诊断技术运用也就显得更加重要。关于齿轮减速机故障诊断分析方法和测试手段，国内外学者做了一些定性研究和典型案例分析。在此运用故障诊断分析技术对一台二次圆筒混合机的三级齿轮减速机噪声超标的原因进行分析，并结合现场测试数据，分析出减速机齿轮存在缺陷的主要影响因素，提前预测设备隐患，由此提出相应的解决办法。
二、减速机特征频率分析
减速机特征频率主要包括轴频，齿轮的啮合频率，轴承的内外圈，滚动体、保持架的频率，它们与谐频，边频相结合，成为对减速机故障判定的依据。造成齿轮振动故障的主要原因如下：
（1）齿轮制造和安装误差引起的故障。齿轮在制造过程中存在误差或由于装配过程中产生的误差，降低了齿轮的啮合精度，导致齿轮的振动和噪声增大，增大了齿轮的故障率，在频谱图上表现为啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
（2）齿轮自身固有运动（工作环境）引起的故障，齿轮在啮合过程中，齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动，产生噪声，在频谱图上表现为齿轮的啮合频率。
（3）齿轮表面损伤故障，齿面磨损，齿轮由于齿面剥落，拉伤等缺陷发展到一定程度时，齿轮每转 ， 圈就会相互撞击1 次，产生明显的冲击现象.每一次撞击相当于1 个脉冲激励，脉冲响应函数为齿轮固有的衰减振动，从而构成了周期性较高频率的冲击振动信号，循环周期就是轴的旋转周期，衰减振动频率就是齿轮的固有频率。齿面点蚀，崩齿，齿轮在啮合过程中，尤其是因为齿轮磨损，齿隙增大时都会产生啮合振动，振动频率为齿轮啮合频率。例如：某点出现缺陷，如点蚀，崩齿’时，齿轮啮合过程中产生短期的，加载，卸载，效应，产生幅值调整和频率调整信号，其在频域上表现为以啮合频率为中心，以轴的旋转频率为间距组谱线，即边频带。
（4）轴弯曲，旋转轴当出现重度弯曲时，时域中通常会明显地出现以一定时间为间隔的冲击振动，边带数量多且密集。
维护与维修
（5）齿轮动不平衡，具有不平衡质量，或者偏心的齿轮在转动过程中造成齿轮副的不稳定运行，在该不平衡力矩的激励下，产生以调频为主，调幅为辅的振动，将在啮合频率及其谐波两侧产生边频带，受不平衡力的激励，齿轮轴的旋转频率及其谐波的能量也有相应的增加。
（6）齿轮箱内部松动，在转速较低的升速与降速过程中会出现突然随机剧烈声响，在时域图上表现为突然大幅度断续上升，具有较大的随机性，齿轮齿根出现裂纹，时域表现为以齿轮旋转频率为频率的冲击脉冲散其频域特征是以旋转频率处出现谐波。
三、应用实例
二次圆筒混合机的减速机在运行点检时发现其振动噪声较大，随之用测振仪测量一段轴的垂直振动值为 7.95mm/s，发现减速机存在较大隐患，需要及时在线做出诊断和制定处理方案。
两齿轮啮合时产生了振动，该振动频率称为啮合频率!啮合频率及其他一些高频成分两侧是由于故障调制效应产生的边频带。经计算，该减速机的轴和齿轮啮合的特征频率见表。
利用振通932 双通道振动信号分析仪及振通MCM3.0设备状态监测诊断软件进行测量，分析。首先，从减速机的加速度频谱图发现。除齿轮转频之外还有 。个比较明显的频率375.2H2,近减速机一级啮合频率，且该处边频的频率间隔为 3.5H2.z1与z2啮合频率符合测量频率.说明第一级齿轮与第二级齿轮啮合存在问题.
一、概述
目前，用于传递动力与运动的机构中，齿轮减速机的应用非常广泛，减速机是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，随着现代化机械设备的不断大型化，复杂化，其工作和结构形式愈加复杂。经常性引发设备故障，在线对减速机的工况监测与故障诊断技术运用也就显得更加重要。关于齿轮减速机故障诊断分析方法和测试手段，国内外学者做了一些定性研究和典型案例分析。在此运用故障诊断分析技术对一台二次圆筒混合机的三级齿轮减速机噪声超标的原因进行分析，并结合现场测试数据，分析出减速机齿轮存在缺陷的主要影响因素，提前预测设备隐患，由此提出相应的解决办法。
二、减速机特征频率分析
减速机特征频率主要包括轴频，齿轮的啮合频率，轴承的内外圈，滚动体、保持架的频率，它们与谐频，边频相结合，成为对减速机故障判定的依据。造成齿轮振动故障的主要原因如下：
（1）齿轮制造和安装误差引起的故障。齿轮在制造过程中存在误差或由于装配过程中产生的误差，降低了齿轮的啮合精度，导致齿轮的振动和噪声增大，增大了齿轮的故障率，在频谱图上表现为啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
（2）齿轮自身固有运动（工作环境）引起的故障，齿轮在啮合过程中，齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动，产生噪声，在频谱图上表现为齿轮的啮合频率。
（3）齿轮表面损伤故障，齿面磨损，齿轮由于齿面剥落，拉伤等缺陷发展到一定程度时，齿轮每转 ， 圈就会相互撞击1 次，产生明显的冲击现象.每一次撞击相当于1 个脉冲激励，脉冲响应函数为齿轮固有的衰减振动，从而构成了周期性较高频率的冲击振动信号，循环周期就是轴的旋转周期，衰减振动频率就是齿轮的固有频率。齿面点蚀，崩齿，齿轮在啮合过程中，尤其是因为齿轮磨损，齿隙增大时都会产生啮合振动，振动频率为齿轮啮合频率。例如：某点出现缺陷，如点蚀，崩齿’时，齿轮啮合过程中产生短期的，加载，卸载，效应，产生幅值调整和频率调整信号，其在频域上表现为以啮合频率为中心，以轴的旋转频率为间距组谱线，即边频带。
（4）轴弯曲，旋转轴当出现重度弯曲时，时域中通常会明显地出现以一定时间为间隔的冲击振动，边带数量多且密集。
维护与维修
（5）齿轮动不平衡，具有不平衡质量，或者偏心的齿轮在转动过程中造成齿轮副的不稳定运行，在该不平衡力矩的激励下，产生以调频为主，调幅为辅的振动，将在啮合频率及其谐波两侧产生边频带，受不平衡力的激励，齿轮轴的旋转频率及其谐波的能量也有相应的增加。
（6）齿轮箱内部松动，在转速较低的升速与降速过程中会出现突然随机剧烈声响，在时域图上表现为突然大幅度断续上升，具有较大的随机性，齿轮齿根出现裂纹，时域表现为以齿轮旋转频率为频率的冲击脉冲散其频域特征是以旋转频率处出现谐波。
三、应用实例
二次圆筒混合机的减速机在运行点检时发现其振动噪声较大，随之用测振仪测量一段轴的垂直振动值为 7.95mm/s，发现减速机存在较大隐患，需要及时在线做出诊断和制定处理方案。
两齿轮啮合时产生了振动，该振动频率称为啮合频率!啮合频率及其他一些高频成分两侧是由于故障调制效应产生的边频带。经计算，该减速机的轴和齿轮啮合的特征频率见表。
利用振通932 双通道振动信号分析仪及振通MCM3.0设备状态监测诊断软件进行测量，分析。首先，从减速机的加速度频谱图发现。除齿轮转频之外还有 。个比较明显的频率375.2H2,近减速机一级啮合频率，且该处边频的频率间隔为 3.5H2.z1与z2啮合频率符合测量频率.说明第一级齿轮与第二级齿轮啮合存在问题.
其次，由于轴弯曲和齿轮本身存在的缺陷和故障均可产生调制现象，调制的载波频率有三种：啮合频率及其高次谐波，齿轮谐振频率，箱体谐振频率。不同激励能量有不同的调制振动，故障较轻，如轻微的轴曲或面积小，数量少的齿面点蚀，啮合频率为载频，轴频为调制频率，故障较严重，激振能量较大时，齿轮本身的谐振频率。
上海进传减速机有限公司
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