齿轮常见故障信号特征与精密诊断

齿轮常见故障信号特征与精密诊断

齿轮故障比较复杂，上节所述的几种信号分析处理方法针对齿轮故障诊断是非常有效的，但在实际工作中，通常是先利用常规的时域分析、频谱方法对齿轮故障做出诊断，这种诊断结果有时就是精密诊断结果，有时还需要利用上节所述的分析处理方法进一步对故障进行甄别和确认，最终得出精密诊断结果。

一、正常齿轮的时域特征与频域特征

没有缺陷的正常齿轮，其振动主要是由于齿轮自身的刚度等引起的。

(1)时域特征

正常齿轮由于刚度的影响，其波形为周期性的衰减波形。其低频信号具有近似正弦波的啮合波形，如图1所示。

(2)频域特征

正常齿轮的信号反映在功率上，有啮合频率及其谐波分量，即有nf c（n＝1,2,…），且以啮合频率成分为主，其高次谐波依次减小；同时，在低频处有齿轮轴旋转频率及其高次谐波mf r（m＝1，2，…），其频谱如图2所示。

图1 正常齿轮的低频振动波形

图2 正常齿轮的频波

二、故障情况下振动信号的时域特征与频域特征

1.均匀磨损

齿轮均匀磨损是指由于齿轮的材料、润滑等方面的原因或者长期在高负荷下工作造成大部分齿面磨损。

(1)时域特征

齿轮发生均匀磨损时，导致齿侧间隙增大，通常会使其正弦波式的啮合波形遭到破坏，图3是齿轮发生磨损后引起的高频及低频振动。

图3 磨损齿轮的高频振动(a)和低频振动(b)

(2)频域特征

齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分量nf c（n＝1，2，…）在频谱图上的位置保持不变，但其幅值大小发生改变，而且高次谐波幅值相对增大较多。分析时，要分析三个以上谐波的幅值变化才能从频谱上检测出这种特征。图4所示反映了磨损后齿轮的啮合频率及谐波值的变化。

随着磨损的加剧，还有可能产生1/k（k=2，3 ，4 ，…）的分数谐波，有时在升降还会出现如图5所示的呈非线性振动的跳跃现象。

2.齿轮偏心

齿轮偏心是指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合，这种故障往往是由于加工造成的。

(1)时域特征

当一对互相啮合的齿轮中有一个齿轮存在偏心时，其振动波形由于偏心的影响被调制，产生调幅振动，图6为齿轮有偏心时的振动波形。

图4 均匀磨损时的频谱

图5 振幅跳跃现象

图6 偏心齿轮的振动时域波形

(2)频域特征

齿轮存在偏心时，其频谱结构将在两个方面有所反映：一是以齿轮的旋转频率为特征的附加脉冲幅值增大；二是以齿轮一转为周期的载荷波动，从而导致调幅现象，这时的调制频率为齿轮的回转频率，比所调制的啮合频率要小得多。图7为具有偏心的齿轮的典型频谱的特征。

图7 齿轮偏心的频谱

3.齿轮不同轴

齿轮不同轴故障是指由于齿轮和轴装配不当造成的齿轮和轴不同轴。不同轴故障会使齿轮产生局部接触，导致部分轮齿承受较大的负荷。

(1)时域特征

当齿轮出现不同轴或不对中时，其振动的时域信号具有明显的调幅现象。如图8所示为其低频振动信号呈现明显的调幅现象。

图8 不同轴齿轮波形

图9 不同轴齿轮的频谱

(2)频域特征

具有不同轴故障的齿轮，由于其振幅调制作用，会在频谱上产生以各阶啮合频率nf c(n＝1，2,…）为中心，以故障齿轮的旋转频率f r为间隔的一阶边频族，即nf c士f r（n＝1，2,…）。同时，故障齿轮的旋转

特征频率mf r（m＝1，2,…）在频谱上有一定反映。图9为典型的具有不同轴故障齿轮的特征频谱。

4．齿轮局部异常

齿轮的局部异常包括齿根部有较大裂纹、局部齿面磨损、轮齿折断、局部齿形误差等，图10表示了几种常见的异常情况。

局部异常齿轮的振动波形是典型的以齿轮旋转频率为周期的冲击脉冲，如图11所示。

图10 齿轮的局部异常

1-齿根部有裂纹；2-局部齿面磨损；3-局部齿形误差；4-断齿

图11 局部异常齿轮的振动波形

具有局部异常故障的齿轮，由于裂纹、断齿或齿形误差的影响，将以旋转频率为主要频域特征，即mf r

（m＝1，2,…），如图12所示。

图12 局部异常的齿轮频谱

5.齿距误差

齿距误差是指一个齿轮的各个齿距不相等，存在有误差。齿距误差是由齿形误差造成的。几乎所有的齿轮都有微小的齿距误差。

(1)时域特征

具有齿距误差的齿轮，其振动波形理论上应具有调频特性，但由于齿距误差一般在整个齿轮上以谐波形式分布，故在低频下也可以观察到明显的调幅特征，如图13所示。

图13 有齿距误差齿轮的振动波形

(2)频域特征

有齿距误差的齿轮，由于齿距的误差影响到齿轮旋转角度的变化，在频率域表现为包含旋转频率的各次谐波mf r（m=1，2，…）、各阶啮合频率nf c(n=1，2，…)以及以故障轮的旋转频率为间隔的边频nf c士mf r（n，m＝1，2,…）等，图14表示具有齿距误差的齿轮的频谱特征。

图14 有齿距误差齿轮的频谱

6.不平衡齿轮的时域特征与频域特征

齿轮的不平衡是指齿轮的质心和回转中心不重合，从而导致齿轮副的不稳定运行和振动。

(1)时域特征

具有不平衡质量的齿轮在不平衡力的激励下会产生以调幅为主、调频为辅的振动，其振动波形如图15所示。

图15 不平衡齿轮的振动波形

(2)频域特征

由于齿轮自身的不平衡产生的振动，将在啮合频率fc及其谐波两侧产生mf c±nf r( m，n＝1, 2, 3,…)的边频族；同时，受不平衡力的激励，齿轮轴的旋转频率及其谐波nfr的能量也有相应的增加，如图16所示。

图16 不平衡齿轮的频谱

三、常见齿轮故障的振动时域波形、频谱特征对照

表1-1是几种常见齿轮故障的振动时域波形、频谱特征的对照。

四、齿轮箱常见故障诊断

实际工程中是没有孤立的齿轮副，所有的齿轮副都需要安装到齿轮箱中或安装到特定的支架上，还需要配以轴承或轴瓦。因此，对齿轮的故障诊断实际上是对齿轮箱的故障诊断。

对齿轮箱的故障诊断综合了对转子（参考旋转机械部分）、滚动轴承和齿轮故障诊断内容，在此给出一个简表供参考。

齿轮箱各不同部件故障的振动特征如表1-2所示。

表1-1 常见齿轮故障的振动时域波形及频谱特征的对照

表1-2 齿轮箱故障的振动特征简表

齿轮故障诊断

第1章齿轮箱失效比重及失效形式 齿轮箱在机械设备中扮演着非常重要的角色，通常情况下，原动机输出的转矩和转速不能直接用于执行元件执行操作，需要进行转矩放大和降低转速，通常使用的传动设备有齿轮减速箱、带传动、链传动等，由于齿轮箱传动瞬时传动比恒定、传动效率高、工作可靠、使用寿命长、结构紧凑、适用范围从1W到数万KW等优点，所以齿轮箱传动是机械传动系统中运用最广泛的一种传动形式。 1.1 齿轮箱失效原因及比重 机械设备中的齿轮箱从装配投入使用开始，除了设备维护以外，齿轮箱都需要保持一个稳定的运行状态，长期的高负荷运转使齿轮箱的故障率非常大，在机械设备中，造成齿轮箱故障的原因及失效比重如下表所示： 由此可见，齿轮箱失效主要的原因是维护和操作不当，相邻的零件故障也会造成齿轮箱的故障，设计不合理也是严重影响齿轮箱使用的重要因素，为保障机械设备在运行中稳定可靠，除了合理设计齿轮箱外，正确选择相邻零件、合理操作维护是保障稳定运行的重要手段。当出现故障时，能够准确找出故障是对齿轮箱维护的重要前提，因此，掌握齿轮箱故障诊断技术非常重要。 1.2 齿轮箱失效零件及失效比重 在齿轮箱中，失效的主要零件及失效比重如下表所示：

由此可见，齿轮失效是造成齿轮箱失效的主要原因，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，齿轮常发生损伤，从而导致机械设备不能够用稳定运行，甚至发生生产安全事故。 1.3 齿轮的主要失效形式 齿轮的主要失效形式有四种：轮齿断裂、齿面磨损、齿面疲劳、齿面塑性变形。 1.31 轮齿折断 齿轮副在啮合传递运动时，主动轮的作用力和从动轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上，最危险的情况是接触点某一瞬间位于轮齿的齿顶部，此时轮齿如同一个悬臂梁，受载后齿根处产生的弯曲应力为最大，若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过负荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况，当轮齿重复受载后，由于应力集中现象，也易产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。 轮齿的断裂是齿轮的最严重的故障，常因此造成设备停机，在齿轮故障中，轮齿折断概率为41%。 1.32 齿面磨损 （1）粘着磨损在低速、重载、高温、齿面粗糙度差、供油不足或油粘度太低等情况下，油膜易被破坏而发生粘着磨损。润滑油的粘度高，有利于防止粘着磨损的发生。 （2）磨粒磨损与划痕含有杂质颗粒以及在开式齿轮传动中的外来砂粒或在摩擦过程中产生的金属磨屑，都可以产生磨粒磨损与划痕。 （3）腐蚀磨损由于润滑油中的一些化学物质如酸、碱或水等污染物与齿面发生化学反应造成金属的腐蚀而导致齿面损伤。 （4）烧伤烧伤是由于过载、超速或不充分的润滑引起的过分摩擦所产生的局部区域过热，这种温度升高足以引起变色和过时效，会使钢的几微米厚表面层重新淬火，出现白层。损伤的表面容易产生疲劳裂纹。 (5)齿面胶合大功率软齿面或高速重载的齿轮传动，当润滑条件不良时易产生齿面胶合（咬焊）破坏，即一齿面上的部分材料胶合到另一齿面上而在此齿面上

齿轮箱的故障类型及振动机理改

第2章齿轮箱的故障和振动信号 2.1齿轮箱故障的主要形式 齿轮箱系统是包含齿轮、轴承、传动轴及箱体等结构的复杂系统。其中主要故障发生在齿轮、轴承和传动轴上。在齿轮箱的诊断中，一般只给出是否产生故障及产生故障的位置，根据振动信号的特点，一般常见的典型故障形式有齿轮失效、轴和轴系失效、箱体共振和轴承疲劳脱落和点蚀等几种【5】。 在这些常见故障中，齿轮和滚动轴承的故障占齿轮箱故障的80％左右【4】。因此，对齿轮和滚动轴承的故障类型和振动机理进行剖析，对于识别齿轮箱故障类型有重要的意义。 2.1.1齿轮的故障类型及振动机理 （1）齿轮的故障类型齿轮的故障类型大致可分为以下两种类型： 1）由制造误差和装配误差引起的故障。具体的故障包括齿轮偏心、齿距偏差、齿形误差、轴线不对中、齿面一段接触等故障。齿轮制造时造成的主要缺陷有：偏心、齿距偏差和齿形误差等。齿轮装配不当，也会造成齿轮的工作性能恶化。当齿轮的这些误差较严重时，会引起齿轮传动中忽快忽慢的转动，啮合时产生冲击引起较大的振动和噪声等【5】。 2）运行中产生的故障齿轮除上述故障外，其在本身运行过程中也会形成许多常见的故障，例如断齿、齿根疲劳裂纹、齿面磨损、点蚀剥落、严重交合等等。齿轮预定寿命内不影响使用的磨损成文正常磨损，如果因使用不当、用材不当、接触面存在硬颗粒以及润滑油不足等原因引发早期磨损，将导致齿轮形变、重量损失、齿厚变薄、噪声增大等后果，甚至会导致齿轮失效。其中若润滑油不足，还会导致齿面胶合，胶合一旦发生，齿面状况变差，功耗增大，从而使得振动信号变强。 （2）齿轮的振动机理一对啮合齿轮，可以看作一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统，其力学模型如图2-1所示。 图2-1齿轮对的力学模型 其振动方程为【4】： M r X+CX+K t X=K t E1+K t E2(t)2-1式中 X——为沿作用线上齿轮的相对位移 K(t)——齿轮啮合刚度 M r——齿轮副的等效质量

齿轮传动系统的故障诊断方法研究要点

齿轮传动系统的故障诊断方法研究内容提要:在机械设备运转过程中，齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态（或信号）发生变化。因此，在齿轮传动系统的振动信号中，蕴涵有它的健康状态（故障与无故障）信息，监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。 关键词:齿轮故障;故障诊断;振动;裂纹

目录 引言 (1) 第一章影响齿轮产生振动的因素 (2) 1.1 振动的产生 (2) 1.2 振动的故障 (2) 第二章齿轮裂纹故障诊断 (4) 2.1 裂纹产生的原因 (4) 2.2齿轮裂纹分类、特征、原因及预防措施 (4) 2.2.1淬火裂纹 (4) 2.2.2磨削裂纹 (4) 2.2.3疲劳裂纹 (5) 2.2.4轮缘和幅板裂纹 (6) 第三章齿轮故障诊断方法与技术展望 (7) 3.1 齿轮故障诊断的方法 (7) 3.1.1 时域法 (7) 3.1.2 频域法 (7) 3.1.3 倒频谱分析 (8) 3.1.4 包络分析 (8) 3.1.5 小波分析方法 (8) 3.2 齿轮故障诊断技术的展望 (9) 结论 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)

引言 随着科学技术的不断进步，机械设备向着高性能、高效率、高自动化和高可靠性的方向发展。齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点，是改变转速和传递动力的最常用的传动部件，是机械设备的一个重要组成部分，也是易于故障发生的一个部件，其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。 在机械设备运转过程中，齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态（或信号）发生变化。因此，在齿轮传动系统的振动信号中，蕴涵有它的健康状态（故障与无故障）信息，监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。

机械故障诊断之齿轮故障小议

机械故障诊断之齿轮故 障小议 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

机械故障诊断之齿轮故障小议随着时代的不断发展，机械已日益成为生产过程中不可或缺的一部分。而机械的高性能化、高自动化、高效率化是现代机械的一个重要发展方向。齿轮作为传动机械设备中至关重要的部件，它不仅关乎机械的正常运转，且对整个生产过程的进度与经济效益等产生巨大影响。而齿轮发生故障又是常出现的事件，因此，加大对齿轮出现故障的原因与解决方法的研究尤显必要。本文将针对此进行粗略探讨。 现代化的不断发展让机械设备也日益朝着大型化、复杂化方向发展，其设备的构造与操作原理也愈加复杂。齿轮是机械设备中用来传递动力的重要部件，而齿轮故障又时常发生，这无疑会对机械的整体运作产生不利影响。所以，有必要对齿轮故障进行分析，并能理论联系实际，通过实际案例来寻求解决方法，从而做到故障出现时能及时解决并予以防范。 机械设备中齿轮常见故障分析 齿轮在机械设备中有个重要作用，这就是它能传递运动，而且能控制运动方向，影响运动速度。而为更好地调控齿轮运转速度，就需要齿轮减速机装置的安装。我们知道，与齿轮减速机有关的几个主要频率为轴频、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，成为对齿轮减速机故障判定的依据。同时，与齿轮减速机有密切关系的是齿轮振动，且通过齿轮振动是判断齿轮故障的一个重要方式。因此，笔者将重点针对齿轮减速与齿轮振动的有关故障开展具体探讨。 2.1齿轮振动发生故障的一个重要原因是齿轮在生产与安装中存在失误。生产齿轮是齿轮得以发挥自身作用的首要条件，而生产制作中的微小误差就能导致齿轮的啮合精度降低，从而带来齿轮的振动和噪声增大，这些问题的出现无疑会提高齿轮的故障率[2]。因而，我们的相关机械使用单位应对齿轮的生产源与齿轮安装予以极大关注。 2.2齿轮振动出现故障的另一个原因是与齿轮的工作环境适宜度有关。因不同的工作环境在空气湿度、空气质量、温度等方面都存在差异。而齿轮作为现代化机械，其对工作环境有一定要求。因齿轮在啮合过程中，齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动，如果此时其工作环境存在高湿度或其他不利影响，就会对齿轮的正常振动带来不利影响。为减少此种不必要的失误，我们的机械使用单位就应提前做好齿轮工作环境的净化工作。 2.3齿轮运行过程中存在因所使用到的润滑剂质量不达标而导致齿轮故障的现象。齿轮的运转少不了润滑剂的调节，有些单位为减少经济成本投入而使用不够清洁的润滑剂，或者使用的润滑剂不足，这些情况无疑会

齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断方法综述 摘要齿轮就是机械设备中常用得部件,而齿轮传动也就是机械传动中最常见得方式之一。在许多情况下,齿轮故障又就是导致设备失效得主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要得意义。介绍了故障得特点与几种诊断方法,并比较了基于粒子群优化得小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包与BP神经网络与基于小波分析等故障诊断方法得优缺点,并提出了齿轮故障诊断得难点与发展方向。 关键字齿轮故障诊断诊断方法分析比较发展

目录 第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 (1) 1、1 齿轮故障诊断得发展 (1) 1、 2齿轮故障形式与震动特征 (1) 第二章齿轮传动故障诊断得方法 (2) 2、 1高阶谱分析 (2) 2、1、1参数化双谱估计得原理 (3) 2、1、2试验装置与信号获取 (3) 2、1、3 故障诊断 (4) 2、1、4 应用双谱分析识别齿轮故障 (4) 2、2基于边频分析得齿轮故障诊断 (6) 2、2、1分析原理 (6) 2、2、2铣床振动测试 (6) 2、2、3 边频带分析 (7) 2、2、4 故障诊断 (8) 2、 3时域分析 (10) 2、3、1 时域指标 (10) 2、3、2非线性时间分析 (10)

第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 1、1 齿轮故障诊断得发展 齿轮故障诊断始于七十年代初,早期得齿轮故障诊断仅限于在旋转式机械上测量一些简单得振动参数,用一些简单得方法进行诊断。这些简单得参数与诊断方法对齿轮故障诊断反应灵敏度较低,根本无法准确判断发生故障得部位。七十年代末到八十年代中期,旋转式机械中齿轮故障诊断得频域法发展很快,其中R、B、Randall与James1、Taylor等人做好了许多有益得工作,积累了不少故障诊断得成功实例,出现了一些较好得频域分析方法,对齿轮磨损与齿根断裂等故障诊断较为成功。进入九十年代以后,神经网络、模糊推理与网络技术得发展与融合使得齿轮系统故障诊断进入了蓬勃发展得时期。 我国学者在齿轮故障诊断研究方面也做了大量工作。1986年,屈梁生、何正嘉在《机械故障诊断学》中分析了齿轮故障得时频域特点。1988年,颜玉玲、赵淳生对滚动轴承得振动监测及故障诊断进行了分析。1997年,郑州工业大学韩捷等在“齿轮故障得振动频谱机理研究”中对齿轮得故障机理做了探讨。西安交通大学张西宁等在“齿轮状态监测与识别方法得研究”中提出了一种新方法即基于一致度分析。 1、 2齿轮故障形式与震动特征 通常齿轮在运转时,由于制造不良或操作维护不善会产生各种形式得故障。故障形式又随齿轮材料、热处理、运转状态等因素得不同而不同,常见得齿轮故障形式有齿面磨损、齿面胶合与擦伤、齿面接触疲劳与弯曲疲劳与断齿。 在齿轮运转状态下,伴随着内部故障得发生与发展,必然会产生振动上得异常。实践证明,振动分析就是齿轮故障检测中最有效得方法。若齿轮副主轮转速为n1,齿数为z1,频率为f1;从轮转速为n2,齿数为z2,频率为f2,则齿轮啮合频率fC 为:fC=Nf1z1=Nf2z2=Nn160z1=Nn260z2(1) 式中:N=1, 2, 3,…。齿轮处于正常或异常状态下,啮合频率振动成分及其倍频总就是存在得,但两种状态下得振动水平有差异。如果仅仅依靠对齿轮振动信号得啮合频率及其倍频成分得差异来识别齿轮得故障就是不够得,因故障对振动

齿轮传动系统的故障诊断与分析

齿轮传动系统的故障诊断与分析 张某某 （某某大学机电工程学院，湖南长沙，410083）摘要：齿轮是机械设备中常用的部件,齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。在许多情况下，齿轮故障又是导致设备失效的主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。本文简要介绍了齿轮故障的发展历史，齿轮故障诊断形式与方法，齿轮故障特征提取以及齿轮传动系统的分析模型和求解方法。 关键词：齿轮传动；故障诊断；分析 Analysis and fault diagnosis of gear transmission system Zhangmoumou （College of mechanical engineering of moumou University；Changsha Hunan； 410083） Abstract：Gear is the common parts of the mechanical equipment，one of the most common way of gear transmission is mechanical transmission. In many cases, the gear fault is the main cause of equipment failure. So it is very important to diagnose the faults of gear. This paper briefly introduces the development history of gear fault, fault diagnosis of gear form and method, analysis model and the solving method of gear fault feature extraction and the gear transmission system. Key words：gear transmission；fault diagnosis；analysis 0引言 对齿轮传动系统进行诊断是自故障诊断技术问世以来一直受到人们普遍重视的课题之一,在各类机械设备中,齿轮传动是最主要的传动方式,齿轮传动系统的运行状态往往直接影响到机械设备是否正常工作。而齿轮传动系统的零部件如齿轮、轴和轴承的加工工艺复杂,装配精度要求高,又常常在高速度、重载荷下连续工作,因此故障率较高,是造成机械设备不能正常运转的常见原因之一。传统采用的定期维修方式由于其无法科学地预见故障,不能从根本上防止故障的发生,而且维修周期太短会增加维修费用和维修时间,造成浪费,也影响了正常使用。因而需对齿轮传动系统进行状态监测及故障诊断,以分析确定齿轮传动系统的工作状态和性能劣化趋势,视具体情况决定是否需要维修。这样既可以有效地预防故障的发生,又可以减少不必要的维修,节约开支。 在运行过程中,齿轮传动系统内部的零部件会受到机械应力、热应力等多种物理作用,随着时间的推移,这种物理作用的累积,将使齿轮传动系统正常运行的技术状态不断发生变化,可能产生异常、故障或劣化状态。这些作用和变化,又必

齿轮的故障诊断(推荐)

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 齿轮的故障诊断(推荐） 齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。 据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的 10.3%。 齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。 在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达 60%以上。 齿轮本身的常见故障形式有以下几种。 1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。 断齿有三种情况： ①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。 裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。 ②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。 1 / 18

③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。 偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。 局部断齿总是发生在轮齿的端部。 2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。 在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。 裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。 如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。 点蚀有两种情况： ①初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。 原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。 ②扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。

齿轮箱和齿轮副常见故障

齿轮箱和齿轮副常见故障 导致齿轮失效的主要原因之一是齿轮副设计时只考虑了一个方向的运行。失效通常是由对齿轮箱不正确的双向运转或齿轮组逆向安装造成的。除非是特别制造的双向齿轮，齿轮轮齿不受力的一侧加工比受力侧粗糙，公差比受力侧高。 齿轮的过载也是失效的主要原因之一。在一些场合，过载是持续的，这显示该齿轮箱不适合这种应用。有时过载是间歇的，发生在速度变化时，或因特殊的生产要求引起转矩载荷的瞬时阻碍。 安装误差，包括原始的和派生的，也是引起齿轮失效的主要原因。确保齿轮安装正确的唯一方法是严格遵循齿轮的安装说明。在齿轮运行一个较短的时间后可以观察到齿轮的磨损模式。如果这个模式和制造商的说明书上不同，需进行校准调整。 导致安装误差出现的主要原因是维护不当。齿轮副的正确校准，尤其是较大的齿轮，不是一件容易的事。齿轮箱制造商一般不提供一个简易、明确的方法保证各轴之间平行且轴心距正确。 派生的安装误差出现也是齿轮驱动失效的常见原因。大多数的齿轮箱用于驱动其它系统组件。如果从动单元出现安装误差常常也会直接影响齿轮。从动组件的安装误差所导致的加载区的变化会引起齿轮组的安装误差。齿轮箱的原始安装误差和齿轮箱之间的或成对的组件之间的安装误差产生的效果是相同的。

对齿轮进行目测，可以发现引起齿轮损耗和失效的潜在因素。齿轮轮齿的磨损模式或变形为判断外力作用提供了线索。 正常磨损 齿轮正常磨损模式，各个轮齿高于或低于节线的整个表面都十分光滑。 非正常磨损 1、磨蚀磨蚀是轮齿较为独特的磨损模式。模式的改变取决于磨蚀的类型 和它特殊的外力作用。由润滑油中的微粒所引起的磨蚀磨损，从轮齿根 部到顶部会有划痕。 2、化学侵蚀和腐蚀润滑油中的水和其它杂质也会引起齿轮退化和故障提 早发生。（表面有不规则的小凹坑） 3、过载这种模式是由过度的齿轮载荷变化引起的。过度的转矩载荷引起 的局部腐蚀，表面锈斑由润滑油的内爆所产生的，轮齿边缘有局部过载 疲劳断裂。 轮齿表面的检查 轮齿表面主要失效形式的形态 1、疲劳点蚀的形态特点疲劳点蚀是闭式齿轮最常见的齿面失效形式，主要发生在靠节线处齿根面的部位。它是由于齿面在交变接触应力的反复作用下，发生接触疲劳，造成表层金属一小片一小片地剥落，从外观看起来呈现麻点状态。

论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法分析

一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法 一、齿轮啮合频率的机理 由齿轮传动理论可知，渐开线齿廓齿轮在节点附近为单齿啮合，而在节线的两边为双齿啮合，啮合区的大小则由重叠系数ε决定。因此，每对轮齿在啮合过程中承受的载荷是变化的，从而引起齿轮的振动，另外，一对轮齿在啮合过程中两齿面的相对滑动速度和摩擦力均在节点处改变方向，引起齿轮的振动.这两者形成了啮合频率fz 及其谐波Nfz ，其计算式为: 60z nZ f = 式中 Z ——齿轮的齿数；n ——轴的转速，/min r 。 60z nZ Nf N =? 式中N —自然数，1，2，3，……。N=1称为基波，即啮合频率；N = 2，3，……时，称为二次，三次…谐波。 啮合频率fz 及其谐波Nfz 的频谱特点： ①初始状态，啮合颇率的幅值最高，各次谐波的幅值依次减小(图1的实线部分)； ②随着齿轮磨损的增加，渐开线齿廓逐渐受到破坏，使齿轮振动加剧，此时啮合频率及其各次谐波的幅值逐渐增大，而且各次谐波幅值的增加比啮合频率快得多(图中虚线所示)； ③磨损严重时，二次谐波幅值超过啮合频率幅值。 图1 啮合频率及其谐波 图2 严重磨损时的啮合频率及其二次谐波 由频谱图上啮合频率及其谐波幅值的增量可判断出齿轮的磨损程度。

啮合频率分析： （1）负载和啮合刚度的周期性变化 负载和啮合刚度的变化可用两点来说明：一是随着啮合点位置的变化，参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化，二是参加啮合的齿数在变化。如渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理单齿啮合时，载荷由一个齿承担，此时齿轮的啮合刚度较小。从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的负载和啮合刚度就变化一次，所以齿轮的负载和啮合刚度周期性变化的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 （2）节线冲击的周期性变化 齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动，又有相对滑动。主动轮带动从动轮旋转时，主动轮上的啮合点从齿根移向齿顶，啮合半径逐渐增大，速度渐次增高；而从动轮上的啮合点是由齿顶移向齿根，啮合半径逐渐减小，速度渐次降低。两轮齿齿面在啮合点的速度差异就形成了主动轮和从动轮的相对滑动。在主动轮上，齿根和节点之间的啮合点速度低于从动轮上的啮合点速度，因此滑动方向向下；在节点处，因为两轮上的啮合点速度相等，相对滑动速度为零。因此，摩擦力在节点处改变了方向，形成节线冲击。由以上分析可知，从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，发生两次节点冲击，所以节线冲击发生的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 （3）齿轮运转时，其振动频谱上都含有啮合频率及其谐波分量。随着齿轮的磨损，频谱上的啮合频率及其各次谐波都会上升，即幅值增大。但值得注意的是，啮合频率高次谐波的幅值要比基波的幅值上升得快。啮合频率是齿轮振动中比较突出的成分，它既是齿轮齿廓磨损的一个灵敏指标，同时齿面上产生点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及各次谐波成分上表现出来。对于一对新齿轮来说，其频谱的整个振动能量水平较低，啮合频率的基波及其第二、三次谐波幅值依次减小。对于具有中等点蚀故障的齿轮，其频谱随着点蚀的增加，整个谱的水平都随之增加，且啮合频率高次谐波幅值将超过基波。另一个特点是啮合频率的二次谐波两边的边频带愈加丰富。当齿面出现重度点蚀时，谱噪声总量急剧上升，且啮合频率的谐频延伸到七次以上。啮合频率分析也有其不足之处，它毕竟是众多齿轮振动能量的平均值，因此在局部轮齿呈现损伤时，其幅值的增长就不那么明显，只有大多数轮齿受到磨损或出现点蚀、剥落等损坏时才有明显的增量。 当齿轮发生故障时，振动信号常会发生调制现象而产生调制波(调幅波和调频波)，其载

齿轮信号特征识别的谱相关密度分析

第４０卷第７期上海交通大学学报ｖ０１．４０Ｎｏ．７２００６年７月ＪＯｕＲＮＡＬｏＦｓＨＡ＆ＧＨＡＩＪＩＡｏＴｏＮＧｕＮＩｖＥＲｓＩＴＹＪｕｌ．２００６文章编号：１００６—２４６７（２００６）０７—１０８４一０５ 齿轮信号特征识别的谱相关密度分析 毕果，陈进，何俊，李富才，周福昌 （上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室，上海２００２４０） 摘要：针对齿轮初期故障以调频形式表现且包络解调仅能够解调幅的现状，以一般调制信号为模型，引入解析思想，对各类型调制信号进行二阶循环平稳分析，理论推导了各自的分析结果，给出了调制信号谱相关密度分析的统一构架，证明了解析形式的谱相关密度同时提取调幅、调频特征的能力．仿真分析和齿轮故障实例验证了该分析方法对于调制特征的提取能力，表明该方法能够准确反映齿轮振动信号调制特征的变化，适用于齿轮初期故障的监测和识别． 关键词：谱相关密度；齿轮；调制信号；特征识别 中图分类号：ＴＰ２０６；ＴＰ９１１文献标识码：Ａ ＴｈｅＡｐｐＩ．ＣａｔｉＯｎＯｆＳｐｅｃｔｒａＩＣＯｒｒｅＩａｔｉＯｎＤｅｎＳｉｔｙｔＯ ＧｅａｒＳｉｇｎａＩＣｈａｒａＣｔｅｒｌｄｅｎｔｊｆｉｃａｔｉＯｎ ＢＪＧ“Ｄ，ＣＨＥＮ．厂ｉ押，ＨＥ，甜咒，ＬＪＦ“一ｆ口ｉ，ＺＨｏ【，Ｆ甜一ｆ＾口押ｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｏｃｋ＆Ｎｏｉｓｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｍａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｅａｒｌｙｇｅａｒｆａｕｌｔｉｓａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗｈｏｓｅｅｎｖｅｌｏｐｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｕｎａｂｌｅｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄａｎｏｔｈｅｒｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ——ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ（ＳＣＤ）．ＡｎａｌｙｔｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｔｈｅＳＣＤａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｕＩａｔｅｄｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｔｈｅｏｒｅｔｉｃｆｒａｍｅｏｆｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌｓｉｓａｃｑｕｉｒｅｄａｆｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌｓ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅＳＣＤｔｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｗｏｒｋｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＳＣＤａｎａｌｙｓｉｓｉｓａｒｏｂｕｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｅａｒｌｙｇｅａｒｆａｕｌｔｓ．， Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｅｃｔｒａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙ；ｇｅａｒ；ｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ 齿轮振动信号是典型的调幅、调频共同存在的调制信号，调制现象随齿轮故障的发生、发展而有所改变．因此，调制引起的边频特征变化是齿轮运转状态最直接的反映．作为主要的解调方法，包络谱具有非常优越的解调幅能力，但是对于调频却无能为力．而齿轮初期故障较为微弱，主要以调频形式体现，因此，包络谱分析在早期故障特征提取上并不理想．随着对循环平稳研究的深入，利用谱相关密度（ＳｐｅｃｔｒａｌＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＤｅｎｓｉｔｙ，ＳＣＤ）实现调制特征提取受到越来越多的关注，这些研究工作多以简单调幅信号或单一频率调制信号为模型，研究该方法的解调能力［１。４］．本文在此基础上，考虑到二阶循环 收穑日期：２００５一０７一０１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０１７５０６８；５０３３５０３０） 作者简介：毕果（１９７８一），女，河南南阳人，博士生，主要研究方向为机械设备状态监测和故障诊断，非平稳信号处理等．陈进（联系人），男，教授，博士生导师，电话（Ｔｅｌ．）０２１—５４７４７４５０一２０１；Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉｎｃｈｅｎ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．

齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断方法综述 摘要齿轮是机械设备中常用的部件,而齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。在许多情况下,齿轮故障又是导致设备失效的主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。介绍了故障的特点和几种诊断方法，并比较了基于粒子群优化的小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包和BP神经网络和基于小波分析等故障诊断方法的优缺点，并提出了齿轮故障诊断的难点和发展方向。 关键字齿轮故障诊断诊断方法分析比较发展

目录 第一章齿轮故障诊断发展及故障特点..................... 错误!未定义书签。齿轮故障诊断的发展................................... 错误!未定义书签。 1. 2齿轮故障形式与震动特征 ........................... 错误!未定义书签。第二章齿轮传动故障诊断的方法......................... 错误!未定义书签。 2. 1高阶谱分析........................................ 错误!未定义书签。 参数化双谱估计的原理 .............................. 错误!未定义书签。 试验装置与信号获取 ................................ 错误!未定义书签。 故障诊断 ......................................... 错误!未定义书签。 应用双谱分析识别齿轮故障 ........................ 错误!未定义书签。基于边频分析的齿轮故障诊断............................ 错误!未定义书签。 分析原理 .......................................... 错误!未定义书签。 铣床振动测试 ...................................... 错误!未定义书签。 边频带分析 ...................................... 错误!未定义书签。 故障诊断 ........................................ 错误!未定义书签。 2. 3时域分析.......................................... 错误!未定义书签。

齿轮的故障诊断

齿轮的故障诊断 一、齿轮的常见故障 齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的10.3%。齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达60%以上。齿轮本身的常见故障形式有以下几种。 1. 断齿 断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。 断齿有三种情况： （1）疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。 （2）过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。 （3）局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。局部断齿总是发生在轮齿的端部。 2. 点蚀 点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。 在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。 点蚀有两种情况： （1）初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。 （2）扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。 对开式齿轮，齿面的疲劳裂纹尚未形成或扩展时就被磨去，因此不存在点蚀。 当硬齿面齿轮热处理不当时，沿表面硬化层和芯部的交界层处，齿面有时会成片剥落，

风电齿轮箱常见故障及处理

风电齿轮箱常见故障及处理 发表时间：2019-12-06T13:39:21.103Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：韩建辉 [导读] 齿轮箱出现故障时，应及时反馈给南京安维士公司，我司会立即安排相关售后人员进行检修。 大唐新能源通辽公司内蒙古通辽市 028000 摘要：风电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，因此风电场运维人员熟练掌握常见故障分析处理方法，对降低风电机组受累时间，提高发电能力至关重要。 关键词：风电齿轮箱；故障；分析与处理 1主齿轮箱基本结构介绍 1.1 主齿轮箱（增速箱）、偏航齿轮箱（减速机）、变桨齿轮箱（减速机） 1.2 主齿轮箱工作原理:风吹动叶片，叶片吹动轮毂，轮毂带动主轴，主轴驱动主齿轮箱,主齿轮箱的高速轴带动发电机转子转动，发电机发电，与电网并网发电 2 主齿轮箱常见故障 主齿轮箱设计使用寿命为20年，但是这是在理想条件下。现实情况下，实际使用寿命可能与设计寿命会存在差异，而且由于使用方法、实际工况、维护条件等的不同，在齿轮箱运行过程中可能会出现故障。 2.1 渗漏油 2.1.1空气滤清器是否通畅:若空气滤清器不通畅，则会造成齿轮箱内外部存在压力差，从而发生渗漏油故障。 2.1.2 各排油孔是否通畅:若油孔不通畅，则润滑油会在局部位置形成积累，从而出现渗漏油现象。 2.1.3 端盖处密封件损坏:端盖处密封件的主要作用就是防止润滑油从端盖处渗漏，若损坏，则必然导致齿轮箱渗漏油。 2.1.4 油压是否太大:检查润滑系统中溢流阀是否损坏。 2.1.5 箱体及端盖损坏:可检查是否有碰伤，螺栓是否有损坏。 2.1.6 液位:齿轮箱液位太高，导致渗漏现象,正常液位不得低于长形液位计的2/3，不得高于圆油标的1/2。 2.2 外部元器件损坏: 由于使用工况及元器件设计使用寿命问题，可能造成元器件出现某些故障。常见的易损元器件主要有以下几种：PT100、电加热器、压力表、液位传感器、压力传感器、油标 2.3温度报警问题:可检查以下几个方面： PT100是否正常工作、喷油是否正常、高速轴对中有无问题、观测运行时齿轮箱的振动及噪音、检查温控阀是否损坏、检查冷却风扇清洁情况、检查齿轮箱内部情况 2.4油标报警问题: 可能为油位偏低，若油位正常依然报警，观察油标位置，若油浮沉底则可更换油浮或油位传感器，如果没有沉底但依然报警，则可检查控制系统。 3 典型故障处理办法 3.1渗漏油 3.1.1处理总则： （1）对漏油部位进行详细检查。使用清洗剂对漏油部位进行清洗，完全去除原有油迹； （2）原有油迹清除干净后，观察具体的漏油部位及漏油情况。 （3）)所有漏油情况，在确认漏油现象后，原则上必须将齿轮箱内部的油液放干净之后，再开始更换；对于部分带密封垫圈且位置位于油位以上的小元器件，允许在不放油的情况下进行更换。 3.1.2平行级盖板漏油 （1）拆下漏油的盖板，并将盖板与箱体结合面的胶层清洗干净； （2）检查盖板止口尺寸是否超差，若超差需研究确定是否需要更换盖板，再进行下一步骤； （3）重新在密封面打胶，并且要求盖板打胶时，利用小铲刀将胶层轻轻的刮平，保证胶层平整、均匀； （4）按照规定力矩扳紧盖板螺栓； 3.1.3行星架透盖处漏油（碳素纤维） （1）将齿轮箱内部润滑油放至风电齿轮箱要求的最高油位，并观察低速级盖板处是否漏油； （2）按照规定力矩重新扳紧所有螺栓。 3.1.4硬、软管管接头漏油 （1）拆下管接头，将管接头内部清理干净；并检查管接头内部卡套是否损坏或变形； （2）重新按力矩扳紧管接头，保证无松动，观察是否还有漏油现象。 3.1.5其他元器件漏油 （1）将原有的元器件拆下，清理结合面或密封螺纹处的原有胶层； （2）重新在密封面打胶，利用小铲刀将胶层轻轻的刮平，保证胶层平整、均匀； （3）重新安装元器件，观察是否还有漏油情况。 3.2外部元器件损坏 更换原则：一般情况下，在液位以上的元器件、接头等，停泵后直接更换；液位以下的，须将齿轮箱内部的油液放干净之后，再开始更换。对于采用密封垫圈密封、位置在液位以下的可在不放油的情况下进行更换，但需做好接油的工作，更换动作要快。 3.2.1更换长形油标 （1）准备好接油工作，更换动作要快。 （2）将原有的油标的固定螺栓逐根拆下，并用同规格的螺栓立刻堵上。清理箱体螺孔及周围，用清洗剂清洗干净，保证箱体和油标结

齿轮常见故障信号特征与精密诊断

齿轮常见故障信号特征与精密诊断 齿轮故障比较复杂，上节所述的几种信号分析处理方法针对齿轮故障诊断是非常有效的，但在实际工作中，通常是先利用常规的时域分析、频谱方法对齿轮故障做出诊断，这种诊断结果有时就是精密诊断结果，有时还需要利用上节所述的分析处理方法进一步对故障进行甄别和确认，最终得出精密诊断结果。 一、正常齿轮的时域特征与频域特征 没有缺陷的正常齿轮，其振动主要是由于齿轮自身的刚度等引起的。 (1)时域特征 正常齿轮由于刚度的影响，其波形为周期性的衰减波形。其低频信号具有近似正弦波的啮合波形，如图1所示。 (2)频域特征 正常齿轮的信号反映在功率上，有啮合频率及其谐波分量，即有nf c（n＝1,2,…），且以啮合频率成分为主，其高次谐波依次减小；同时，在低频处有齿轮轴旋转频率及其高次谐波mf r（m＝1，2，…），其频谱如图2所示。 图1 正常齿轮的低频振动波形 图2 正常齿轮的频波 二、故障情况下振动信号的时域特征与频域特征 1.均匀磨损

齿轮均匀磨损是指由于齿轮的材料、润滑等方面的原因或者长期在高负荷下工作造成大部分齿面磨损。 (1)时域特征 齿轮发生均匀磨损时，导致齿侧间隙增大，通常会使其正弦波式的啮合波形遭到破坏，图3是齿轮发生磨损后引起的高频及低频振动。 图3 磨损齿轮的高频振动(a)和低频振动(b) (2)频域特征 齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分量nf c（n＝1，2，…）在频谱图上的位置保持不变，但其幅值大小发生改变，而且高次谐波幅值相对增大较多。分析时，要分析三个以上谐波的幅值变化才能从频谱上检测出这种特征。图4所示反映了磨损后齿轮的啮合频率及谐波值的变化。 随着磨损的加剧，还有可能产生1/k（k=2，3 ，4 ，…）的分数谐波，有时在升降还会出现如图5所示的呈非线性振动的跳跃现象。 2.齿轮偏心 齿轮偏心是指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合，这种故障往往是由于加工造成的。 (1)时域特征 当一对互相啮合的齿轮中有一个齿轮存在偏心时，其振动波形由于偏心的影响被调制，产生调幅振动，图6为齿轮有偏心时的振动波形。

第六章 齿轮常见故障与诊断

第六章齿轮常见故障与诊断 齿轮传动由于结构紧凑、传动比精确等的优点，成为机械设备中常用的传动方式。现代机械对齿轮的要求日益提高，即要求齿轮能在高速、重载、特殊介质等恶劣环境条件下工作，又要求齿轮传动具有高平稳性、高可靠性等良好的工作性能，使得影响齿轮正常工作的因素愈来愈多，而齿轮工作不正常又是诱发机器故障的重要因素，因此，对齿轮故障诊断技术的应用也是非常重要的课题。 第一节齿轮故障的常见形式与原因 一、齿轮故障的常见形式 齿轮由于结构形式、材料与热处理、操作运行环境与条件等因素不同，发生故障的形式也不同，常见的齿轮故障有以下几类形式。 1.齿面磨损 润滑油不足或油质不清洁会造成齿面磨粒磨损，使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。一般情况下，只有在润滑油中夹杂有磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。 2.齿面胶合和擦伤 对于重栽和高速齿轮的传动，齿面工作区温度很高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。 3.齿面接触疲劳 齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生疲劳裂纹，随着裂纹的扩展，最终使齿面剥落小片金属，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当“点蚀”扩大成片时，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。 4.弯曲疲劳与断齿 在运行过程中承受载荷的轮齿，如同悬臂梁，其根部受到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。断齿和点蚀是齿轮故障的主要形式。

齿轮故障诊断的几种具体方法,经验总结

齿轮故障诊断的几种具体方法，经验总结 齿轮在运行中如果发生故障就会影响到真个设备的运行状态,要如何来发现和诊断齿轮故障呢?有四种方法——时域平均法、边频带分析、倒频谱分析、Hilbert解调法，下面我们就来了解一下。 这是齿轮时域故障诊断的一种有效的分析方法。该方法能从混有干扰噪声的信号中提取出周期性的信号。因为随机信号的不相关性，经多次叠加平均后便趋于零，而其中确定的周期分量仍被保留下来。 时域平均法要拾取两个信号：一个是齿轮箱的加速度信号，另一个是转轴回转一个周期的时标信号。时标信号就经过扩展或压缩运算，使原来的周期T转换为T’，相当于被检齿轮转过一整转的周期。这时加速度测过来的信号以周期T’截断叠加，然后进行平均。这种平均过程实质上是在所摄取的原始信号中消除其他噪声的干扰，提取有效信号的过程。最后，再经过光滑滤波，得到被检齿轮的有效信号。 边频带成分包含有丰富的齿轮故障信息，要提取边频带信息，在频谱分析时必须有足够高的频率分辨率。当边频带谱线的间隔小于频率分辨率时，

或谱线间隔不均匀，都会阻碍边频带分析，必要时应对感兴趣的频段进行频率细化分析（ZOOM分析），以准确测定边频带间隔。 由于边频带具有不稳定性，在实际工作环境中，尤其是几种故障并存时，边频带错综复杂，其变化规律难以用具体情况描述，但边频带的总体水平是随着故障的出现而上升的。 对于有数对齿轮啮合的齿轮箱振动的频谱图中，由于每对齿轮啮合时都将产生边频带，几个边频带交叉分布在一起，仅进行频率细化分析识别边频特征是不够的，如偏心齿轮，除了影响载荷的稳定性而导致调频振动以外，实际上还会造成不同程度的转矩的波动，同时产生调频现象，结果出现不对称的边频带，这时要对它进行分析研究，最好的方法是使用倒频谱分析。 倒频谱分析将功率谱中的谐波族变换为到频谱图中的单根谱线，其位置代表功率谱中相应谐波族（边频带）的频率间隔，可以检测出功率谱图中难以辨别的周期性，从而便于分析故障。 倒频谱的另一个优点是对于传感器的测点或信号传输途径不敏感，对幅值调制和频率调制的相位关系不敏感。这种不敏感反而有利于监测故障信号