齒輪故障診斷實(shí)例分析

1、9.L4立車傳動(dòng)箱齒輪磨損和軸彎曲故障的診斷】.診斷目的和對(duì)象某廠一臺(tái)C516A立車，于1989年底出現(xiàn)變速箱的振動(dòng)和噪聲異?，F(xiàn)象，在22310000ss 5 ls(z 7 zI 3 1197.66146.022917.07114.813932.0292.534234.3877.695849.6145.0261523.4443.7771831.0343.125834.9836.979429529.38序號(hào) 頻率/Hz幅值10-3（mm/s）頻率/Hza)EE72、S序號(hào) 幔率/Hz帽值“O-3(mm，g)2I916.609.182931.255.383901.951.494944.92l.!9

2、5882.421.166848.241.1069617897.07算率7Hzb)nB.255.5.758 214.48Hz10 129.13Hz2.833.33熟率/Hz圖94 C6132車床某齒輪產(chǎn)生齒形誤差時(shí)振動(dòng)速度的頻譜圖頻譜圖 b）細(xì)化嫉沿 c）韁化解西潮正常工況工作時(shí)，有時(shí)發(fā)生跳刀，有時(shí)甚至出現(xiàn)悶車,既影響被加工工件表面粗 糙度，又影響加工速度。為此曾進(jìn)行了兩次檢修，并更換了部分零件，但機(jī)床的 異常振動(dòng)現(xiàn)象未能消除。2.診斷分析和結(jié)論表9-4是立車轉(zhuǎn)速為33.35r/min時(shí)各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)頻和嚙合頻率.圖9-5是安 裝在二級(jí)傳動(dòng)箱上第5測(cè)點(diǎn)軸向振動(dòng)速度的頻譜、細(xì)化諧和解調(diào)譜，譜圖中存在

3、 中心頻率為526.6Hz、調(diào)制頻率為3.45Hz調(diào)制邊頻帶，分別恰好等于齒數(shù)為19/ 76齒的VI軸與V軸嚙合頻率的兩倍和V軸轉(zhuǎn)頻。由此可以判斷，19/76齒輪副出 現(xiàn)較嚴(yán)重故障，V軸發(fā)生了較嚴(yán)重彎曲與扭轉(zhuǎn)。出現(xiàn)二階嚙合頻率調(diào)制的主要原 因可能是軸發(fā)生彎扭聯(lián)合作用而導(dǎo)致齒輪變形和磨損，使一個(gè)齒在嚙合過(guò)程中兩 次接觸，9-4 C516A立車各軸轉(zhuǎn)頻、轉(zhuǎn)速和嚙合頻率軸序號(hào)傳 動(dòng)轉(zhuǎn)速/(r/min)轉(zhuǎn)頻/Hi峭合頻率/Hz164/641037.617.291106.3U24/301037.617.29415.0U27/27830.113.83373.5IV19/76830.113.83262.8V

4、48/48207.53.45161.0M19/19207.53.4565.71W27/168207.53.4593.37*33.350.551992年5月對(duì)這臺(tái)立車變速箱檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，19/76這對(duì)齒輪兩側(cè)有均勻磨損 的現(xiàn)象,整個(gè)齒輪上的全部齒都發(fā)生了變形，且整個(gè)軸也發(fā)生了 30m左右的二 階軸彎曲。按診斷結(jié)果更換部件后，立車的異?，F(xiàn)象全部消失。9.3.3水泥磨機(jī)減速器齒輪故障的診斷分析對(duì).診斷目的和對(duì)象某水泥集團(tuán)有限公司共有兩臺(tái)水泥磨機(jī)，每臺(tái)磨機(jī)有兩臺(tái)減速器。2000年7圖9-27測(cè)點(diǎn)布置圖1 9一測(cè)點(diǎn)位置月2號(hào)水泥磨機(jī)減速器又出現(xiàn)了振動(dòng)、 噪聲較大的不良狀態(tài)。水泥磨機(jī)的有關(guān)原始數(shù)據(jù)：水泥 磨

5、機(jī)：規(guī)格，64.2m x 13.2m;產(chǎn)量， 105 t/h;羅馬尼亞產(chǎn)；電動(dòng)機(jī)：型號(hào)， MIP-A-2000-1000;功率，2 000kW;功率 因數(shù)，0.83;轉(zhuǎn)速，990r/min;羅馬尼亞 產(chǎn)；減速器：型號(hào)，BH180;功率， 2000kW;減速比，980/108.9O測(cè)點(diǎn)布置如圖9-27, 1、4測(cè)點(diǎn)位于 減速器輸出軸的兩個(gè)軸承座上，2、5測(cè) 點(diǎn)位于中間軸的兩個(gè)軸承座上，3、6測(cè)點(diǎn)位于輸入軸的兩個(gè)軸承座上。9測(cè)點(diǎn)位于電動(dòng)機(jī)外殼頂端，7、8測(cè)點(diǎn)位于減速 器輸入、輸出軸箱體上。2號(hào)水泥磨機(jī)兩臺(tái)（3號(hào)、4號(hào)）減速器、電動(dòng)機(jī)，測(cè)點(diǎn)僅 標(biāo)其中一臺(tái)，另一臺(tái)測(cè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。.診斷方法及分析:主要故

6、障特征頻率：各傳動(dòng)軸回轉(zhuǎn)頻率：輸入軸，16.5Hz;中間軸, 3.23Hz；輸出軸：1.82Hz;兩級(jí)減速的齒輪嚙合頻率：一級(jí)Z2, 330Hz;二 級(jí)Z3Z4, 171.2Hz;各軸承故障基階特征頻率見表98。W9-8各軸承故障基階特征頻率序號(hào)型號(hào)內(nèi)徑 d/mm外徑D/mm滾動(dòng)體 敷目?jī)?nèi)環(huán)故障頻率/Hz外環(huán)故障頻率/Hz滾動(dòng)體故障頻率/Hz12311422037021195.3150.963223160300S0021U 138.2,29.412.743231723606002121.516.87.18由圖9-28a可以得出如下結(jié)論：1）兩減速器中間軸每轉(zhuǎn)一圈（時(shí)間為305.5 ms）均有一

7、次較強(qiáng)烈的振動(dòng)，估 計(jì)與輪齒損傷有關(guān)。3號(hào)減速器主要振動(dòng)頻率為中間軸每轉(zhuǎn)振動(dòng)102次，正好為齒輪Z2的齒 數(shù)，表明齒輪Z?齒面出現(xiàn)損傷。齒輪Z2各齒嚙合產(chǎn)生的振動(dòng)幗度值大小不一， 表明各齒的損傷程度不同。4號(hào)減速器中時(shí)域圖每一條幅值線代表嚙合一次的振動(dòng)，在最大沖擊振 動(dòng)幅值線兩側(cè)存在有較高的幅值線，表明有幾個(gè)輪齒存在較大的變形。經(jīng)修形 后，最大振動(dòng)幅值降低約為50%,但仍偏高，說(shuō)明輪齒修形未完全到位。由圖9-28b可以得出如下結(jié)論：1）兩減速器振動(dòng)的主要頻率為齒輪Z3、Z4的噴合頻率171.9Hz和齒輪Z1、 Z2的嚙合頻率331.2Hz及其2倍頻、3倍頻，表明這兩對(duì)齒輪的嚙合振動(dòng)是主要 振源

8、。3號(hào)減速器齒輪4、Z?嚙合振動(dòng)較大，表明輪齒的制造誤差及齒面損傷 是引起振動(dòng)的主要原因。而4號(hào)減速器齒輪Zi、Z2的嚙合頻率、2倍頻、3倍頻 的譜線福值呈遞減規(guī)律，表明其總體嚙合狀態(tài)尚可。2）在3號(hào)減速器齒輪4、的嚙合頻率331.2Hz的兩邊，出現(xiàn)明顯的邊 頻，且譜線間的差頻為15.62Hz,正好與輸入軸的回轉(zhuǎn)頻率相吻合，表明 331.2Hz與15.62Hz產(chǎn)生兩制現(xiàn)象，說(shuō)明輸入軸小齒輪存在偏心。而4號(hào)減速 器無(wú)明顯調(diào)制現(xiàn)象，表明Z,偏心較小。3）從頻譜圖上未發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)減速器有明顯的軸承故障譜線，表明各軸承工作 正常01J _il j_ _i_ i _ i iI_ n q i i i _ i

9、Ptii i0.616時(shí)間/s時(shí)間/S0.64r01.25頻率/kHzb)彳“ 1 1 1 1 1 111 1 110.01.25頻率/kHz圖928時(shí)域圖和頻域圖a）時(shí)域圖b）頻域圖結(jié)論：2號(hào)磨機(jī)兩臺(tái)減速器經(jīng)打開檢查發(fā)現(xiàn)：3號(hào)減速器Z2齒輪的一個(gè)齒沿齒長(zhǎng)方 向從齒根部已斷去200mm左右，只剩下170mm左右參與工作，其余各齒面出現(xiàn) 不同程度的點(diǎn)蝕和剝落；齒輪乙、Z2沿齒長(zhǎng)方向只有約2/3部分參與嚙合，表 明存在齒向誤差；齒輪Zj、2,齒面均有輕度點(diǎn)蝕和剝落。4號(hào)減速器Z2齒輪在 局部圓周上有3個(gè)齒面點(diǎn)蝕剝落嚴(yán)重，并靠近齒端，沿齒長(zhǎng)方向其余齒面參與嚙 合較少，Z2齒輪其余輪齒齒面有不同程度的

10、輕傷和點(diǎn)蝕；齒輪益齒面狀況良 好；齒輪Z3、Z齒面出現(xiàn)程度不一的點(diǎn)蝕和剝落。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的情況基本和我們 的預(yù)測(cè)相一致。風(fēng)機(jī)機(jī)組增速器齒輪故障的詒斷分析】.診斷目的和對(duì)象某煉油化工總廠2號(hào)催化裝置的煙機(jī).主風(fēng)機(jī)組是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其 增速器的傳動(dòng)功率為4600kW,低、高速軸的轉(zhuǎn)速分別為1486r/min和6042r/min, 齒數(shù)分別為114個(gè)和28個(gè)。1999年以來(lái)，該齒輪箱振動(dòng)一直在4.07.Omm/s之 間波動(dòng)，振值雖然較大，但無(wú)明顯上升趨勢(shì)。.診斷分析和結(jié)論圖9-29是1999年10月26日低速軸的原始振動(dòng)波形和頻譜（當(dāng)時(shí)殼體振動(dòng)烈 度值為6.Omm/s左右），除了嚙合頻率（2800

11、Hz左右）處有一較大峰值外，我們很 難從中得到更多有益的啟示。時(shí)域波形3畝列W (26/辿悵W圖929低速軸的原始振動(dòng)波形和頻譜圖930是該信號(hào)經(jīng)過(guò)小波分解后的波形和頻譜，從中可明顯看出，在160ms 的時(shí)間跨度內(nèi)存在4個(gè)明顯的脈沖，但脈沖出現(xiàn)的時(shí)間間隔是不一樣的。困931是該信號(hào)經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波后的波形，其結(jié)果與小波分解后的結(jié)果完 全相同，也是存在4個(gè)隨機(jī)沖擊。圖9-32是高速軸的振動(dòng)經(jīng)小波分解后的波形和頻譜，也存在很明顯的隨機(jī) 沖擊現(xiàn)象，且脈沖的數(shù)量更多。圖933是齒輪箱低速軸振動(dòng)經(jīng)相關(guān)濾波后的振動(dòng)波形和頻譜，由圖可見， 存在明顯的調(diào)幅現(xiàn)象。因此，我們綜合分析認(rèn)為：該齒輪箱運(yùn)行中存在明顯的隨

12、機(jī)沖擊現(xiàn)象，很可 能是由于軸瓦巴氏合金剝落，或潤(rùn)滑油中有較多的雜質(zhì)造成。同時(shí)從齒輪箱軸向 振動(dòng)較大及調(diào)幅特征明顯的現(xiàn)象看，可能還存在安裝不平行及齒面磨損的缺陷。因當(dāng)時(shí)生產(chǎn)需要，在加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，該機(jī)組一直帶病堅(jiān)持運(yùn)行。11月23日， 對(duì)齒輪箱的潤(rùn)滑油樣進(jìn)行了鐵譜分析，結(jié)果表明，存在較大尺寸的巴氏合金顆粒。50J00150時(shí)間，ms 頻諧時(shí)域波形(7衛(wèi))/第二1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000頻率/Hz圖930小波分解后的信號(hào)和頻譜（3V）50100150時(shí)間/ms圖9 31神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波后的波形(3V)時(shí)域波形/。-IOO-200501505000 5500 6000穎率/Hz2520151050100時(shí)間，ms頻譜圖32小波分解后的信