機(jī)器振動(dòng)特征分析(3)齒輪.ppt

齒輪故障皮帶傳動(dòng)問(wèn)題 機(jī)器振動(dòng)特征分析 3 齒輪振動(dòng)的特點(diǎn) 嚙合頻率 齒數(shù)X轉(zhuǎn)速 嚙合頻率 GMF 不像軸承故障頻率那樣重要 所有嚙合的齒都產(chǎn)生一定幅值的嚙合頻率 所有嚙合頻率都有一定幅值的齒輪轉(zhuǎn)速的邊帶 如果齒輪狀態(tài)良好 并且彼此良好配合 沒(méi)有明顯的不對(duì)中 齒輪游移或齒輪偏心 則嚙合頻率 GMF 及其諧波頻率和那些邊帶頻率的幅值應(yīng)該很小 尤其是那些邊帶 振動(dòng)分析可檢測(cè)齒輪的故障 齒的磨損齒承受過(guò)大負(fù)載齒輪偏心或齒隙游移齒破裂或斷齒齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題追逐齒問(wèn)題 齒輪振動(dòng)測(cè)量位置選擇 在每個(gè)可接近的軸承座進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量 傳感器應(yīng)該盡可能固定在靠近軸承承 通常是只能在距軸承有一定距離的地方測(cè)量 這種情況下 應(yīng)確?？蚣芑騼?nèi)部腹板直接連到軸承座上 在這些地方布置傳感器并盡可能接近 在三個(gè)方向 HVA 進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量 尤其是當(dāng)齒輪主要在一個(gè)方向產(chǎn)生力 或者由于負(fù)載變化 每次監(jiān)測(cè)可能不一樣的情況下 傘齒輪 兩級(jí)減速齒輪箱測(cè)量典型設(shè)置 齒輪振動(dòng)測(cè)量方向和參數(shù)設(shè)定 螺旋 斜齒和傘齒輪 產(chǎn)生明顯的軸向振動(dòng) 最佳的監(jiān)測(cè)位置往往在軸向 對(duì)直齒圓柱齒輪 在徑向評(píng)定最好 但有時(shí)可能會(huì)存在明顯的軸向振動(dòng) 尤其是齒的對(duì)準(zhǔn)有問(wèn)題時(shí) 頻率范圍Fmax 3 25XGMF 經(jīng)常遇到GMF處沒(méi)有什么振動(dòng) 但在2GMF或3GMF處出現(xiàn)比GMF基頻大得多的振動(dòng)多數(shù)PMP中 在每個(gè)齒輪位置進(jìn)行兩個(gè)頻率范圍的測(cè)量 用低頻范圍評(píng)定不平衡 不對(duì)中 松動(dòng)和電氣故障等 用另一高頻范圍評(píng)定齒輪的狀態(tài) 齒輪振動(dòng)特征頻率 齒輪正常振動(dòng)頻譜 已知齒輪的齒數(shù)時(shí) 建議Fmax設(shè)定為3 25XGMF 最低 如果不知道齒數(shù) Fmax設(shè)定為軸的轉(zhuǎn)速的200倍 高速齒輪和低速齒輪的轉(zhuǎn)速?lài)Ш项l率 GMF 和非常小的嚙合頻率的諧波頻率嚙合頻率 GMF 通常兩側(cè)有高 低速齒輪的轉(zhuǎn)速頻率邊帶所有尖峰值都很小 沒(méi)有激起齒輪的自然頻率 齒輪磨損故障 激起齒輪的固有頻率 Fn 和在此齒輪共振頻率兩側(cè)伴有磨損的齒輪轉(zhuǎn)速邊帶 當(dāng)齒磨損明顯時(shí) GMF兩側(cè)邊帶的幅值增高并且數(shù)增增多 但GMF的幅值可能變化也可能不變化 邊帶是更好的齒磨損指示 雖然GMF的幅值是可以接受的 但是2XGMF或3XGMF 尤其是3XGMF 的幅值經(jīng)常很高 齒輪承受大的負(fù)載 GMF往往對(duì)齒的負(fù)載非常敏感 GMF幅值高未必一定指示有故障 尤其是如果邊帶幅值較小 沒(méi)有激起齒輪自然頻率的時(shí)候 每次測(cè)量分析都應(yīng)該在系統(tǒng)處于最大負(fù)載 齒輪偏心和齒隙游移 激起齒輪自振頻率和嚙合頻率 也可能在自振頻率和嚙合頻率兩側(cè)產(chǎn)生許多偏心齒輪1X轉(zhuǎn)率的邊帶 如果偏心齒輪與嚙合的齒輪一起被強(qiáng)制壓向齒底下的話(huà) 偏心的齒輪可產(chǎn)生很大的應(yīng)力和振動(dòng) 齒輪不對(duì)中 激起第二階或高階GMF的諧頻 往往只顯示小的1XGMF的幅值 但是2XGMF或3XGMF的幅值較高 2XGMF兩側(cè)常伴有2X轉(zhuǎn)速頻率邊帶 由于齒不對(duì)中 GMF及其諧頻的左右兩側(cè)邊頻的幅值不等 由不均勻磨損引起 齒輪裂紋或斷齒 齒輪1X及齒輪自振頻率 齒輪自振頻率兩側(cè)的齒輪轉(zhuǎn)速邊帶高 不平衡的齒輪也會(huì)引起1X轉(zhuǎn)頻振動(dòng)大 時(shí)域波形分析可幫助確定是不平衡還是齒輪的斷齒問(wèn)題 狀態(tài)良好的齒輪顯示平穩(wěn)的正弦波 假定軸承沒(méi)有問(wèn)題 裂 破碎或斷齒 每次進(jìn)入和退出嚙合時(shí) 產(chǎn)生一個(gè)明顯的沖擊 觀察時(shí)域波形 可以確定故障是齒輪的齒或是滾動(dòng)軸承故障等沖擊事件造成的 齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題 例如 低速齒輪齒數(shù)為15 高速齒輪齒數(shù)為9 產(chǎn)生三種不同的磨損圖象 低速齒輪的齒號(hào)將接觸高速齒輪的齒 1 10 4 13 71 7 42 11 5 14 82 8 53 12 6 15 93 9 6第一種組合為 低速齒輪1 齒與高速齒輪l 齒嚙合 低速齒輪1 齒將只能與高速齒輪的l 7 和4 齒嚙合 低速齒輪l 齒不可能與高速齒輪的其他齒嚙合 第二種組合 低速l 齒與高速2 齒嚙合 則低速l 齒將只能與高速2 8 和5 齒嚙合 不可能與其他高速齒嚙合 第三種組合 低速l 齒與高速3 齒嚙合 則低速l 齒將只能與高速3 9 和6 齒嚙合 不可能與高速齒輪的其他齒嚙合 齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題 如果這對(duì)齒輪開(kāi)始組裝低速1 齒和高速1 齒嚙合 下次重新安裝時(shí) 變?yōu)榈退? 齒與高速2 齒嚙合 那么將產(chǎn)生一種新的磨損圖象 這時(shí) 嚙合頻率fm很明顯 還有1 3嚙合頻率分量 原來(lái)的磨損圖象與新產(chǎn)生的磨損圖象相互作用造成復(fù)雜的嚙合結(jié)果 形成許多和頻及差頻幅值和頻率調(diào)制 齒輪組合狀態(tài)通過(guò)頻率 fa fm Na 齒輪組合狀態(tài)中的NA等于大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)的最大公約數(shù) 齒輪組合狀態(tài)問(wèn)題 齒輪組合狀態(tài)頻率 GAPF 可產(chǎn)生齒輪嚙合頻率的分?jǐn)?shù)倍頻率 如果NA大于1 這意味著 Tp NA 齒輪的齒將接觸 產(chǎn)生NA個(gè)磨損圖象 如果齒輪有制造缺陷 則將出現(xiàn)齒輪組合狀態(tài)頻率 GAPF 或其諧頻 如果污染顆粒通過(guò)齒輪嚙合 導(dǎo)致吸入污染顆粒的齒進(jìn)入和退出 嚙合中或者重新定位齒輪時(shí)使嚙合的齒損壞 于是在定期監(jiān)測(cè)的頻譜中突然出現(xiàn)齒輪組合狀態(tài)頻率 GAPF 追逐齒問(wèn)題 如果低速齒輪和高速齒輪都有故障 高 低速齒輪的各自的故障同時(shí)進(jìn)入嚙合時(shí) 將對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生最大的影響 這就是追逐齒頻率 追逐齒頻率非常低 一般低于20Hz 常規(guī)傳感器及頻譜儀難以檢測(cè) 需要低頻檢測(cè) 追逐齒故障 大齒輪和小齒輪的故障可能在制造時(shí)造成的 或由于錯(cuò)誤的處理 或在現(xiàn)場(chǎng)造成的 有這種齒故障的齒輪裝置通常由于松動(dòng)發(fā)出 轟鳴 聲 有故障的小齒輪的齒和大齒輪的齒兩者同時(shí)進(jìn)入嚙合時(shí)發(fā)生最大效應(yīng) 在某些傳動(dòng)中 可能僅每10到20轉(zhuǎn)出現(xiàn)一次 追逐齒頻率調(diào)制嚙合頻率 GMF 和齒輪轉(zhuǎn)速頻率 磨煤機(jī)減速機(jī)齒輪磨損 磨煤機(jī)減速機(jī)齒輪磨損 磨煤機(jī)減速機(jī)齒輪不對(duì)中 磨煤機(jī)齒輪嚙合問(wèn)題 齒輪故障分析舉例 2級(jí)螺桿式空壓機(jī)傳感器測(cè)點(diǎn)布置 齒輪故障分析舉例 兩級(jí)螺桿式壓縮機(jī) 其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)大齒輪 在低壓級(jí)和高壓級(jí)上的兩個(gè)從動(dòng)齒輪 及兩對(duì)用于齒輪潤(rùn)滑的帶動(dòng)油泵的傳動(dòng)齒輪組成 齒輪已經(jīng)磨損了的特征之一是嚙合頻率成分1XGMF及其諧頻幅值增大 然而 嚙合頻率成分的幅值有時(shí)隨著負(fù)荷的變化而大幅度變化 齒輪磨損 齒輪負(fù)荷增大 齒輪故障分析舉例 當(dāng)GMF幅值增加的同時(shí) GMF周?chē)倪咁l帶數(shù)量也增加 這些邊頻帶間隔是齒輪的轉(zhuǎn)速頻率 如圖有3個(gè)峰 分別是齒輪油泵的嚙合頻率OPMF及其諧頻2XOPMF和3XOPMF 注意 只在2XOPMF兩側(cè)有4個(gè)邊帶頻率成分是存在 其間隔頻率近似為2719RPM 為油泵驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速頻率 齒輪故障分析舉例 當(dāng)齒輪狀態(tài)良好 相互嚙合的兩齒輪對(duì)中良好 那么 1XGMF成分的幅值與2XGMF和3XGMF的幅值相比是最高的 通常在1XGMF兩側(cè)也只有一簇邊帶存在 間隔為每個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速RPM 如圖 齒數(shù)為55的齒輪工作轉(zhuǎn)速為1780RPM 齒數(shù)為36的齒輪工作轉(zhuǎn)速為2719RPM 為油泵軸的工作轉(zhuǎn)速 該對(duì)齒輪的嚙合頻率為 GMFop 97900CPM 55X1780RPM 處于完好狀態(tài)的齒輪嚙合 齒輪故障分析舉例 而在2XOPMF周?chē)?個(gè)邊頻帶存在 每個(gè)邊頻帶都是以油泵的轉(zhuǎn)速頻率2719RPM相間隔 又由于1XOPMF幅值和3XOPMF的幅值都較低 結(jié)論 油泵齒輪的對(duì)中情況可能出現(xiàn)了問(wèn)題 解體檢查發(fā)現(xiàn) 由磨損痕跡可清楚看出 油泵的負(fù)荷只是由每個(gè)齒輪全部齒寬的25 到30 傳遞的 檢修修正了齒輪的對(duì)中情況 從而大大增加了油泵的工作壽命 齒輪不對(duì)中 齒輪故障分析舉例 在就近的另一臺(tái)相同結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)上 相同位置處測(cè)量的頻譜圖進(jìn)行比較 可見(jiàn)其2XOPMF 59565CPM 的幅值是相當(dāng)?shù)偷?頻譜比較和包絡(luò)報(bào)警 齒輪故障分析舉例 在齒輪磨損初期 通過(guò)嚙合頻率的3X可檢測(cè)得到齒輪的磨損問(wèn)題 不僅3XGMF幅值的顯著增加 同時(shí)它周?chē)倪咁l帶的幅值也大幅度增加 在接下去的檢測(cè)中 3XGMF周?chē)咁l帶數(shù)量越來(lái)越多 如果有一個(gè)以上的齒輪對(duì)出現(xiàn)磨損問(wèn)題 那么在嚙合頻率兩側(cè)就會(huì)有邊頻帶出現(xiàn) 是每個(gè)已經(jīng)磨損齒輪的工作轉(zhuǎn)速 例如 在高壓級(jí)齒數(shù)為32和齒數(shù)為48的配對(duì)齒輪出現(xiàn)磨損問(wèn)題 那么在高壓級(jí)兩嚙合齒輪的嚙合頻率為366171CPM GMFhp 及其諧頻的兩側(cè)就會(huì)出現(xiàn)具有32個(gè)齒的11443RPM的邊頻帶和具有48個(gè)齒的7629RPM的邊頻帶 皮帶傳動(dòng)問(wèn)題 檢測(cè)皮帶輪振動(dòng)時(shí)注意事項(xiàng)最好按圖所示的方向測(cè)量皮帶輪徑向方的振動(dòng) 影響皮帶傳動(dòng)機(jī)器振動(dòng)的最主要的三個(gè)因素 皮帶輪的對(duì)中 皮帶輪同心度 皮帶輪結(jié)構(gòu)和接觸方法 可調(diào)整的V 皮帶輪由于調(diào)整不當(dāng)會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng) 造成皮帶和皮帶輪過(guò)早損壞 由于兩皮帶輪間不能相互間保持平行 在工作中 皮帶輪每轉(zhuǎn)一圈 皮帶一會(huì)在皮帶輪上部 一會(huì)在皮帶輪下部 導(dǎo)致皮帶張力不斷變化 引起較大的皮帶振動(dòng) 加速皮帶和皮帶輪的磨損 另一個(gè)引起振動(dòng)的重要因素是皮帶輪偏心 大多數(shù)用于一般皮帶傳動(dòng)的皮帶輪 與其它部件相比 都存在一定程度的偏心問(wèn)題 結(jié)果引起較大的振動(dòng) 引起皮帶在每轉(zhuǎn)中長(zhǎng)度和張力的變化 V型皮帶傳動(dòng)裝置常被認(rèn)為是振動(dòng)問(wèn)題的原因 事實(shí)上 皮帶的振動(dòng)只是因?yàn)槿绮黄胶?不對(duì)中 機(jī)械松動(dòng)等其它故障的響應(yīng) 當(dāng)存在這些故障時(shí) 它們?cè)谄弦鸫蟮恼駝?dòng) 而皮帶裝置本身并不是故障的根源 檢測(cè)皮帶輪振動(dòng)時(shí)注意事項(xiàng) 皮帶松動(dòng) 磨損或不匹配問(wèn)題 皮帶磨損問(wèn)題振動(dòng)特征 頻譜圖中出現(xiàn)皮帶振動(dòng)頻率的3 4次諧頻 通常2 皮帶振動(dòng)頻率占主導(dǎo) 此外 皮帶磨損有時(shí)會(huì)抬高亞同步頻率范圍內(nèi)的基線(xiàn)振動(dòng)值 如果皮帶轉(zhuǎn)速頻率的某諧頻比較靠近驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)頻或被驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)頻時(shí) 可能會(huì)引起振動(dòng)的不穩(wěn)定 皮帶轉(zhuǎn)速頻率的計(jì)算公式 皮帶松動(dòng) 磨損或不匹配問(wèn)題 有損傷的皮帶在皮帶拉緊的方向上出現(xiàn)較大的皮帶轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng) 其它皮帶問(wèn)題使皮帶在皮帶輪槽內(nèi)上 下擺動(dòng) 皮帶張力不斷發(fā)生變化引起皮帶轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)增大 帶齒的皮帶如果產(chǎn)生松動(dòng)問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)皮帶齒數(shù) RPM較大的振動(dòng) 多根V 皮帶驅(qū)動(dòng)如果每根張力不均勻會(huì)出現(xiàn)較高的軸向振動(dòng) 磨損松動(dòng)或錯(cuò)配的皮帶會(huì)引起較高的徑向振動(dòng) 特別是在皮帶張緊方向 皮帶 皮帶輪不對(duì)中問(wèn)題 皮帶傳動(dòng)中主要的振源之一是驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)輪之間的不對(duì)中問(wèn)題 許多皮帶振動(dòng)問(wèn)題在皮帶輪之間采取了對(duì)中措施而使振動(dòng)得以消除 皮帶 皮帶輪不對(duì)中的振動(dòng)特征 皮帶不對(duì)中常引起軸向方向振動(dòng) 加速止推軸承的磨損 皮帶或皮帶輪不對(duì)中一般產(chǎn)生1 RPM振動(dòng) 尤其是在軸向方向占主導(dǎo) 驅(qū)動(dòng)輪與被驅(qū)動(dòng)輪的振動(dòng)大小 取決于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的質(zhì)量和框架的剛度 通常由于皮帶輪不對(duì)中的存在 在電機(jī)側(cè)軸向方向的振動(dòng)是風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)頻 而在風(fēng)機(jī)側(cè)軸向振動(dòng)側(cè)是電機(jī)的轉(zhuǎn)頻 皮帶輪偏心的振動(dòng)特征 皮帶輪偏心或皮帶輪不平衡都會(huì)引起較大的1 RPM頻率振動(dòng)最大振動(dòng)幅值通常在兩個(gè)皮帶輪的連線(xiàn)方向 在驅(qū)動(dòng)與被驅(qū)動(dòng)皮帶輪上都有顯示與動(dòng)不平衡不同 偏心的皮帶輪引起的振動(dòng)是高度定向的 它在水平和垂直方向的振動(dòng)相位同相或相差180 由于偏心皮帶輪的高度定向振動(dòng) 所以它不可能通過(guò)平衡加配重的方式得到修正 皮帶共振問(wèn)題 同自然界任何其它物體一樣 皮帶也有它自身的自振頻率 其大小取決于它的剛度和質(zhì)量 以及在工作中所引起的變形程度 皮帶的