齒輪的振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷

1、齒輪的振動(dòng)測(cè)量與簡(jiǎn)易診斷一、齒輪的振動(dòng)測(cè)量 前面已經(jīng)介紹，齒輪振動(dòng)的頻帶很寬，而且低頻和高頻振動(dòng)中均包含有診斷各種異常振動(dòng)非常有用的信息，因此對(duì)齒輪振動(dòng)的測(cè)量要求比一般機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量要高。在對(duì)齒輪振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意如下幾個(gè)問(wèn)題： 1測(cè)點(diǎn)選擇 實(shí)際進(jìn)行齒輪振動(dòng)測(cè)量時(shí)，傳感器的安裝位置（測(cè)點(diǎn)）不同，所得到的測(cè)定值會(huì)有較大的差異。因此，最好的辦法是對(duì)各測(cè)點(diǎn)做出標(biāo)記，以保證每次測(cè)定的部位不變。另外，還應(yīng)注意測(cè)定部位的表面應(yīng)是光滑潔凈的，避免臟物對(duì)振動(dòng)傳遞造成衰減。 齒輪發(fā)生的異常是各種各樣的，發(fā)生最大振動(dòng)的方向也各不相同，因此一般應(yīng)盡可能地沿水平、垂直和軸向三個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定。 2測(cè)量參數(shù) 齒輪

2、發(fā)生的振動(dòng)中，包含有固有頻率、齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及輪齒嚙合頻率等成分，其頻帶較寬。對(duì)這種寬帶頻率成分的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷時(shí)，一般情況下應(yīng)將所測(cè)的振動(dòng)按頻帶分級(jí)，然后根據(jù)不同的頻率范圍選擇相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)。 前面已經(jīng)介紹過(guò)，對(duì)于低頻段進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般選用位移傳感器和振動(dòng)位移參數(shù)；對(duì)于中頻段進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般選用速度型傳感器和振動(dòng)速度單位；對(duì)于高頻段進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般實(shí)際測(cè)量中，在同一測(cè)點(diǎn)位安裝兩種或兩種以上傳感器是不利的，通常在進(jìn)行振動(dòng)測(cè)定時(shí)選用加速度傳感器，再通過(guò)積分電路轉(zhuǎn)換或所需的測(cè)量參數(shù)。 3傳感器的安裝方法 加速度傳感器可測(cè)定頻率范圍較寬的振動(dòng)，它最終能測(cè)定的范圍取決于安裝方法。關(guān)于加速度傳感器

3、的安裝方法，參見相關(guān)資料。 4測(cè)定周期 定期測(cè)定是為了能夠發(fā)現(xiàn)處于初期狀態(tài)的異常，所以需要對(duì)齒輪的檢測(cè)規(guī)定合適的周期。周期太長(zhǎng)，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；周期太短，浪費(fèi)人力物力，很不經(jīng)濟(jì)。比較好的辦法是在設(shè)備正常時(shí)保持一定的周期，而在振動(dòng)增大，達(dá)到“注意”范圍內(nèi)時(shí)，縮短監(jiān)測(cè)周期。 二、齒輪的簡(jiǎn)易診斷方法 進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷的目的是迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)，對(duì)處于異常工作狀態(tài)的齒輪進(jìn)一步進(jìn)行精密診斷分析或采取其他措施。當(dāng)然，在許多情況下，根據(jù)對(duì)振動(dòng)的簡(jiǎn)單分析，也可診斷出一些明顯的故障。 齒輪的簡(jiǎn)易診斷包括噪聲診斷法、振平診斷法以及沖擊脈沖（SPM）診斷法等，最常用的是振平診斷法。 振平診斷法是利用齒

4、輪的振動(dòng)強(qiáng)度來(lái)判別齒輪是否處于正常工作狀態(tài)的診斷方法。根據(jù)判定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)不同，又可以分為絕對(duì)值判定法和相對(duì)值判定法。 1絕對(duì)值判定法 絕對(duì)值判定法是利用在齒輪箱上同一測(cè)點(diǎn)部位測(cè)得的振幅值直接作為評(píng)價(jià)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)。 用絕對(duì)值判定法進(jìn)行齒輪狀態(tài)識(shí)別，必須根據(jù)不同的齒輪箱，不同的使用要求制定相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)。 制定齒輪絕對(duì)值判定標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)如下： (1)對(duì)異常振動(dòng)現(xiàn)象的理論研究； (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象所做的分析； (3)對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)； (4)參考國(guó)內(nèi)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)際上，并不存在可適用于一切齒輪的絕對(duì)值判定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)齒輪的大小、類型等不同時(shí)，其判定標(biāo)準(zhǔn)自然也就不同。 按一個(gè)測(cè)定參數(shù)對(duì)寬

5、帶的振動(dòng)做出判斷時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)值一定要依頻率而改變。頻率在1kHz以下，振動(dòng)按速度來(lái)判定；頻率在1kHz以上，振動(dòng)按加速度來(lái)判定。實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)還要根據(jù)具體情況而定。 2.相時(shí)值判定法 在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于尚未制定出絕對(duì)值判定標(biāo)準(zhǔn)的齒輪，可以充分利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，制定適當(dāng)?shù)南鄬?duì)判定標(biāo)準(zhǔn)，采用這種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定稱為相對(duì)值判定法。 相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)要求將在齒輪箱同一部位測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻測(cè)得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較，當(dāng)測(cè)量值和正常值相比達(dá)到一定程度時(shí)，判定為某一狀態(tài)。比如，相對(duì)值判定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)際值達(dá)到正常值的1.62倍時(shí)要引起注意，達(dá)到2.564倍時(shí)則表示危險(xiǎn)等。至于具體使用時(shí)是按照1.6倍進(jìn)行分級(jí)

6、還是按照2倍進(jìn)行分級(jí)，則視齒輪箱的使用要求而定，比較粗糙的設(shè)備（例如礦山機(jī)械）一般使用倍數(shù)較高的分級(jí)。 實(shí)際中，為了達(dá)到最佳效果，可以同時(shí)采用上述兩種方法，以便對(duì)比比較，全面評(píng)價(jià)。 三、測(cè)定參數(shù)法進(jìn)行齒輪的簡(jiǎn)易診斷 衡量設(shè)備振動(dòng)值大小最直接的方法是計(jì)算振動(dòng)速度或加速度信號(hào)的均方根值，它能反映出設(shè)備的振動(dòng)水平。 前面已經(jīng)介紹，平均值和均方根值分別為： 平均值 （1-1） 均方根值（1-2） 為了便于診斷，常用無(wú)量綱參數(shù)作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是對(duì)故障信息敏感，而對(duì)信號(hào)的幅值大小不敏感。前面已經(jīng)介紹的無(wú)量綱參數(shù)在齒輪故障診斷中常用的有： 波形指標(biāo) （1-3） 峭度指標(biāo) （1-4） 脈中指標(biāo) （1-5）

7、 峰值指標(biāo) （1-6） 裕度指標(biāo) （1-7） 式中，Xmax為峰值，X r為方根幅值。 上述診斷參數(shù)分別適用于不同的情況，沒有絕對(duì)優(yōu)劣之分。 表1-1為一個(gè)用無(wú)量綱參數(shù)診斷齒輪故障的實(shí)例，新齒輪經(jīng)過(guò)運(yùn)行產(chǎn)生了疲勞剝落故障，振動(dòng)信號(hào)中有明顯的沖擊脈沖，除波形參數(shù)外，各參數(shù)指標(biāo)均有明顯上升。表1-1 齒輪振動(dòng)信號(hào)無(wú)f綱參數(shù)診斷實(shí)例 四、齒輪簡(jiǎn)易診斷實(shí)例 此例是一個(gè)實(shí)際工作中運(yùn)用類比法進(jìn)行齒輪故障簡(jiǎn)易診斷的實(shí)例。如圖1所示，G1, G2分別表示單級(jí)增速齒輪箱的兩個(gè)齒輪，、表示其4個(gè)軸承。在4個(gè)軸承座上分別用加速度傳感器測(cè)量其振動(dòng)均方根值，并畫出柱狀圖。 如圖2(a)所示，4個(gè)軸承的振動(dòng)值差異很小，且均在允許范圍內(nèi)，表示齒輪、各軸承均正常；如圖2 (b)所示，若4個(gè)