齿轮常见故障与诊断培训课件
齿轮箱故障及预防措施
齿轮箱故障及预防措施
汇报人：
2023-12-23
•齿轮箱故障概述
•齿轮箱故障诊断方法
•齿轮箱故障预防措施目录
•齿轮箱故障修复技术
•齿轮箱故障预防的未来展望
01
齿轮箱故障概述
齿轮箱的常见故障类型
由于长时间运转或润滑不良，齿轮表面材料逐
渐损失。
轴承在承受过大载荷或
润滑不良时发生卡滞或
断裂。
密封件老化或损坏导致
润滑油泄漏或外部杂质
进入。
齿轮或轴承运转不平稳
引起的异常振动和噪声。
齿轮磨损轴承损坏密封失效振动与噪声
润滑不良
操作不当
维护不足
设计与制造缺陷
齿轮箱故障的原因分析
01
02
03
04
油位过低、油质不纯或润滑系
统堵塞。
超载、过速或润滑系统未及时
保养。
未定期检查、清洁、更换密封
件或润滑油。
齿轮或轴承的几何尺寸、精度
和热处理工艺不当。
齿轮箱故障可能导致设备停机，
影响生产线的连续运行。
设备停机
设备停机将导致生产中断，造成生产损失和成本增加。
生产损失
部分故障如轴承断裂可能导致设备严重损坏和人员伤亡。
安全风险
频繁的故障和维修将增加设备
的维护成本。
维护成本增加
齿轮箱故障的后果
02
齿轮箱故障诊断方法。
齿轮的基本知识PPT课件
两个相啮合的齿轮在啮合时，轮齿侧面之间的间隙。侧隙的 存在可以保证齿轮传动的灵活性和润滑性，但过大的侧隙会 影响传动的准确性和稳定性。
03
齿轮的传动原理与特性
齿轮传动的基本原理
Байду номын сангаас齿轮传动的定义
齿轮传动的啮合原理
通过两个或多个齿轮的啮合，实现动 力和运动传递的机械传动方式。
通过齿轮齿廓间的相互作用，实现动 力和运动从主动齿轮到从动齿轮的传 递。
齿轮磨损
齿轮磨损是常见故障之一，可以通过定期更换润滑油、减 少过载运行等措施来减缓磨损。磨损严重时需更换齿轮。
齿轮断裂
齿轮断裂可能是由于过载、疲劳等原因引起的，应检查设 计、制造、安装等方面的问题，并采取措施防止再次发生 。
齿面点蚀
齿面点蚀可能是由于润滑不良、过载等原因引起的，应改 善润滑条件、降低载荷等措施来减缓点蚀的发展。严重时 需更换齿轮。
05
齿轮的应用与维护保养
齿轮在机械设备中的应用实例
汽车变速箱
齿轮在汽车变速箱中起到改变传 动比、实现倒车和中断动力的作 用，是汽车传动系统中的重要组
成部分。
工业机床
齿轮在工业机床中用于传递动力 和精确控制运动，如滚齿机、插
齿机等。
航空航天设备
齿轮在航空航天设备中用于实现 复杂传动和减轻重量，如飞机发
早在古代，人们就开始使 用木制或石制的齿轮来传 递动力和改变转速。
工业革命时期
随着工业革命的到来，金 属加工技术的进步使得金 属齿轮得以广泛应用。
现代时期
随着计算机技术和先进制 造技术的发展，现代齿轮 设计更加精确、高效，应 用领域也更加广泛。
02
齿轮的基本参数与术语
模数与压力角
齿轮传动机构常见故障及其原因
齿轮传动机构常见故障及其原因齿轮传动机构常见故障及其原因齿轮传动机构是一种常见的动力传输方式，广泛应用于各种机械设备中。
然而，由于工作条件的恶劣和运行时间的延长，常常会出现各种故障。
下面将介绍齿轮传动机构常见故障及其原因。
1. 齿轮磨损与断裂齿轮磨损与断裂是齿轮传动机构最常见的故障之一。
其原因主要有以下几点：(1) 齿轮材料选择不当或制造工艺不良，硬度不符合要求；(2) 负载过重，超过了齿轮承载能力，导致齿面磨损；(3) 装配不当，齿轮轴向间隙过大或过小，导致齿轮表面接触不均匀，产生剧烈振动；(4) 润滑不良，齿轮表面摩擦导致局部高温，从而磨损齿面。
2. 齿轮啮合不良齿轮传动机构在工作过程中，由于各种原因可能出现齿轮啮合不良的故障。
原因主要包括：(1) 齿轮副安装不平行或位置偏差过大，导致啮合不良；(2) 齿轮模数选择不当或齿数计算错误，导致齿轮间隙不合适；(3) 齿轮轴向间隙过大或过小，造成齿轮端面挤压变形；(4) 齿轮加工精度不高，齿面垂直度太大。
3. 齿轮传动噪声过大齿轮传动机构在工作时会产生一定的噪音，但是如果噪声过大，会给工作环境带来一定的影响。
造成齿轮传动噪声过大的原因主要有以下几点：(1) 齿轮轮齿间隙太小或是不存在间隙，啮合过紧，产生冲击噪声；(2) 齿轮精度不够高，导致齿轮啮合过程中产生干涉，增加噪音；(3) 齿轮安装不平行或偏心，导致齿轮啮合面不均匀，增加噪声；(4) 润滑不良，齿轮表面摩擦增大，产生噪音。
4. 齿轮轴断裂和变形齿轮轴断裂和变形是齿轮传动机构常见的故障之一。
其原因主要有以下几点：(1) 齿轮传动负载过大，超过了齿轮轴的承载能力；(2) 齿轮安装不当，轴向间隙过大或过小，导致齿轮轴受到额外的冲击；(3) 齿轮轴材料选择不当，硬度不足，强度不够。
总之，齿轮传动机构在运行中，常常会出现磨损、断裂、啮合不良、噪声过大、轴断裂和变形等故障。
这些故障主要是由材料选择不当、制造工艺问题、负载过重、装配和润滑不当等因素引起的。
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 / 18③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。
齿轮常见故障类型及诊断方法
的应力集中， 交变载荷易使根部产生裂纹最终导致 断裂 ， 裂纹的扩展可以是沿横向的， 也可以是沿斜线 向上 的… 。因此 ， 裂 形 式 可 能是 齿 根 ， 可 能 是 断 也
齿顶 部分 ， 如图 １ 示 。 所
图 ２ 齿 的磨 损 与点 蚀
４ 实例分析
图 ５为齿轮箱实测频谱图， ５ 为修理前的频 图 ａ 谱， 可以看 出， 在各阶啮合频率 附近均有明显的边
带， 且总 的振动 量级 均较 高 ； ５ 图 ｂ是修理后 的结 果 ，
部放大， 用来判断或读出故障的特征信息 。
细化谱边频诊断故障一般从 ２方 面着手 ： １ （）
利用 边带 的对 称性 ， 出 ±ｎ （ 找 ｎ＝１ ２ … ） ， ， 的频
率关 系 ， 确定 是否 成 为一 组 边带 ， 如果 是 边 带 ， 可 则
知道啮合频率 和调制信号频率 ； ２ 比较 各次 （）
测量中边带幅值变化 的趋 势。由此 ２点 ， 就可判断
故 障 的类 型 和故 障发 展 的程 度 。
磨损的因索 ， 故齿轮磨损后齿的几何形状 、 厚度均产
１ 常见故 障类型 和失效 比例
１ 齿的断裂 ， ） 故障比例为 ４ ％ ； １ ２ 齿 面疲 劳 （ ） 点蚀 、 落等 ） 失效 比例 为 ３％ ； 剥 ， １
３ 齿 面划 痕 ， 效 比例 为 １％ ； ） 失 ０ ４ 齿 面磨 损 ， 效 比例 为 １％ ； ） 失 ０
中图 分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ３
在齿 轮箱 的诊 断 中 ， 几乎 涉 及 了旋转 机 械 中 大
疲 劳 和 过 负荷 断 裂从 本 质上 说 是 由 于设 计 、 制 造 、 配不 良而 引 起 的轴 系 共振 、 的弯 曲 、 装 轴 系统 速 度 的急 剧 变化 、 不平 衡载 荷等原 因造成 的 。
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。
齿轮故障诊断技术PPT课件
7.2 齿轮故障诊断技术
齿根部的应力集中
7.2 齿轮故障诊断技术
• 2、齿面磨损 • 齿轮传动中润滑不良、润滑油不洁或热处理质量差等，均可
造成磨损或划痕，磨损可分为粘着磨损、磨粒磨损、划痕 （一种很严重的磨粒磨损）和腐蚀磨损等。 • （1）粘着磨损 是油膜被破坏而发生齿面金属的直接接触形 成的。其原因可能是齿轮工作在低速、重载、高温、润滑油 黏度太低、供油不足和齿面粗糙等情况。 • （2）磨粒磨损和划痕 当润滑油不洁（夹杂直径大于30um以 上的磨粒，包括外来砂粒或摩擦过程中产生的金属磨屑）， 都可以产生磨粒磨损与划痕。 • 一般齿顶、齿根部摩擦较节圆部严重，这是因为齿轮啮合过 程中，节圆处为滚动接触，而齿顶、齿根处为滑动接触。
7.2 齿轮故障诊断技术
• （3）腐蚀磨损 润滑油中含有酸、碱和水等易对金属产生腐 蚀的化学物质，与齿面发生化学反应，由腐蚀导致齿面损伤。
• 齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓形状变得瘦长。齿轮磨损 后，工作时产生动载荷，不仅振动和噪声加大，而且可能导 致齿的折断。
• 3、齿面疲劳（点蚀、剥落） • 所谓齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。 • 造成点蚀的原因，主要是由于工作表面的交变应力引起的微
严小重齿的 轮局齿部数故Z•2障=2还4软；会使齿旋转面频率齿fr及轮其谐传波成递分载的振荷幅增过高。大（或在大载荷冲击下）时，易产 21）齿均轮匀故性障磨诊损断、技齿生术轮齿径向面间隙塑过大性、不变适当形的。齿轮在游隙齿以及面齿轮间载荷过过大大等的原因摩，将擦增加力啮合作频率用和下它的，谐波齿成分面振幅接，对变频的影 响另很外小 ，。淬火裂纹、触磨削应裂纹力和严会重磨超损过后齿材厚过料分减的薄时抗，在剪轮强齿的度任意，部位齿都可面能产材生料裂纹进。 入塑性状态， 以由非于常 传接递近的啮转合矩频也造率随理着成论啮值合齿的而2改面9变9H，金z为它属中作心用的，到向转塑两轴侧上性寻，找使流边转频轴动带发，。生扭使振。主动轮节圆附近的齿面形成
齿轮故障诊断技术ppt课件
2.齿轮的故障类型
齿轮由于某种原因不能正常工作的现象，或者说齿轮 在其使用过程中，由于某些原因而丧失工作能力或功能参 数漂移到界限值以外的现象，被称为齿轮故障。
从总体上讲，齿轮故障可划分为两大类: 一类是由制造和装配等原因造成的，如齿轮误差、齿 轮与内孔不同心、各部分轴线不对中、不平衡等;另一类 则是齿轮由于长期运行而形成的，如齿轮表面发生点蚀、 疲劳剥落、磨损、塑性流动、胶合以及齿根裂纹，断齿及 其他损伤等故障。
的脉冲。因此，它在频域中表现为在啮合频率两边产生了 一簇幅值较高、起伏较大、分布较窄的边频带。
均匀分布的故障信号特征
22
4.2.2频率调制
若载波信号为：
Asin(2fmt 0 )
制信号为：
sin(2frt)
频率调制可表示为： x(t) Asin[2fmt sin(2frt) 0 ]
20
（1）局部性缺陷：发生断齿或大的剥落等，当啮合点进入到缺 陷处，齿轮就产生一个冲击脉冲。由于脉冲信号可以分解为许多 正弦分量之和，因此在频谱上形成以啮合频率为中心的一系列边 频。其特点是边频数量较多，幅值较低，分布比较均匀平坦。
21
(2) 均布缺陷 是指比较均匀分布的缺陷，它相当于时域包络线较宽
齿轮调频信号 (a)齿距周期性变化产生调频信号
(b)频谱图
24
调频、调幅综合影响下的边频带
25
4.3典型故障与特征信号的关系
断齿或裂纹： 以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在
轴转频及其倍频为调制频率，调制边频带宽而高。 齿轮均匀磨损：
齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大。 齿面剥落等集中性故障：
齿轮故障诊断技术
1
齿轮传动课件共48张PPT大纲
蜗杆传动
由蜗杆和蜗轮组成，具有 传动比大、结构紧凑等特 点，但效率较低。
传动比及计算方法
传动比定义
传动比是指输入轴转速与输出轴转速 之比，也等于两齿轮齿数之比（对于 圆柱齿轮）。
计算方法
传动比=输入轴转速/输出轴转速=齿 轮Z2的齿数/齿轮Z1的齿数（其中Z1 、Z2为两啮合齿轮的齿数）。
应用领域与发展趋势
正确啮合条件分析
模数和压力角相等
保证两齿轮能够正确啮合 的基本条件。
齿形角匹配
两齿轮的齿形角必须相等 ，以确保平稳的啮合过程 。
齿顶间隙适当
避免齿轮在啮合过程中发 生干涉或卡死现象。
滑动率与传动效率关系
滑动率定义
齿轮啮合过程中，主动轮与从动轮在 接触点处的线速度差与主动轮线速度 之比。
提高传动效率的措施
应用领域
齿轮传动广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机、工程机械等各种机械设备中。
发展趋势
随着科技的进步和制造业的发展，齿轮传动正朝着高速、重载、高精度、低噪 声、高效率等方向发展，同时新材料、新工艺和新技术也不断应用于齿轮传动 中。
02
齿轮几何参数及啮合原理
齿轮基本几何参数
齿数
齿轮上齿的数量，决定 了齿轮的传动比和尺寸
油液分析法
通过对润滑油进行化验分析 ，了解油液污染程度、金属 磨粒含量等指标，判断齿轮 磨损情况和故障类型。
维护保养周期和作业内容
日常检查
每天对齿轮传动系统进行外观检查、温 度监测和噪声听诊等，及时发现并处理
异常情况。
清洗检查
定期对齿轮传动系统进行清洗和检查 ，清除内部杂质和金属磨粒，检查齿
轮磨损情况和轴承间隙等。
考虑轴承的润滑和密封问题
第9章 齿轮常见故障与诊断精品PPT课件
第九章 齿轮常见故障与诊断
2、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。
时域特征：正弦
波的啮合波形遭到破 坏
第九章 齿轮常见故障与诊断
频域特征：齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分 量n倍频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。
第九章 齿轮常见故障与诊断
二、齿轮的振动机理 1、齿轮的力学模型分析 如图所示为齿轮副的力学模型，其中齿轮具有一定的 质量，轮齿可看作是弹簧，所以若以一对齿轮作为研究对 象，则该齿轮副可以看作一个振动系统。
图中的齿轮啮合刚度是 k(t)，为周期性的变量， 一是随着啮合点位置而变 化，二是参加啮合的齿数 在变化。由此可见齿轮的 振动主要是由k(t)的这种 周期变化引起的。
心不重合，如左图中的小轮。齿距偏差是指齿轮的实际齿 距与公称齿距有较大误差，如左图中的大齿轮。而齿形误 差是指渐开线齿廓有误差，如右图所示。
第九章 齿轮常见故障与诊断
2、装配不良 齿轮装配不当会造成工作状态劣化。如图(a)所示， 当一对互相啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有 一端接触，或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承 受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动扭矩， 如图(b)所示，使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成 断齿。
第九章 齿轮常见故障与诊断
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。下图为具有偏心的齿轮的典型频谱的 特征。
_机械设备齿轮点检方法与常见故障处理
点检手段
点检实绩
经验积累 参考标准
设备状态 合适工具
点检内容 异常信息
22
宝钢人才开发院
三、齿轮箱日常点检要点
噪声检查和异音判断
轴承温升检查
轴承振动检查 润滑设备及状态检查 泄漏检查 螺栓检查
日 动 点 要
常 态 检 点
23
宝钢人才开发院
三、齿轮箱日常点检要点
听音棒
通过动态检查噪声,当发现异音时，使用听音棒听轴承运转 声音，必要时打开观察孔或箱盖检查齿轮啮合和轴承情况。
18
宝钢人才开发院
二、齿轮材料及热处理
齿轮常用热处理方法--渗碳淬火
根据齿轮的工作特点，应选用低碳合金钢或中碳钢等，齿轮经正火或 调质，最后进行渗碳或化学热处理，齿面硬度可达56-62HRC，既保证了齿 轮基体组织的综合力学性能，又增加了轮齿的耐磨性，抗咬合性，提高了 齿轮的疲劳强度和冲击韧性，延长了齿轮使用寿命。 渗碳原理
276.3
329.4 379.7 323.6 322.5 410.7
14
25Cr2MoV
16NCD13
离子氮化
渗碳淬火
宝钢人才开发院
二、齿轮材料及热处理
锻钢材料
含碳量(0.15～0.6)%的碳钢或合金钢锻钢因具有强度高、韧性好、 便于制造、便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。 一般应用：
中速、中载、中等精度的软齿面齿轮,齿轮硬度<350HBS，精度：7级、 8级 ，采用45钢、40Cr、35SiMn等进行调质、常化(正火)处理。为使 两齿轮的轮齿接近等强度,应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面 硬度高30～50HBS。
正火热处理： 消除内应力、细化晶粒，改善力学性能和切削性能。中碳 钢正火处理可用于机械强度要求不高的齿轮传动。 经热处理后齿面硬度HBS≤350的齿轮称为软齿面齿轮，多 用于中、低速机械。正火处理后的硬度HBS163—217，主要用于 对机械性能要求不很高或不适合采用淬火或调质的大直径齿轮。
齿轮泵常见故障的判断与处理
油气集输工艺技术
齿轮泵常见故障ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ判断与处理
开发系集输教研室
彭
朋
一、齿轮泵常见故障教学内容
1、齿轮泵流量不足； 2、齿轮泵运转中有异常响声； 3、齿轮泵泵体过热；
一、齿轮泵常见故障教学内容
4、齿轮泵不排液； 5、齿轮泵密封机构渗漏； 6、齿轮泵压力表指针波动大； 7、齿轮泵振动或发出噪声。
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
3、齿轮泵泵体过热
原因：
1）吸入介质温度过高； 2）轴承间隙过大或过小； 3）齿轮径向、轴向间隙太小；
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
3、齿轮泵泵体过热
原因： 4）出口阀开度小，造成压力超高；
5）润滑不良。
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
3、齿轮泵泵体过热
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
1、齿轮泵流量不足
原因： 1）吸入管线、过滤器堵塞； 2）泵体或吸入管线漏气； 3）齿轮轴向间隙过大；
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
1、齿轮泵流量不足
原因：
4）齿轮径向间隙过大； 5）回流阀未关紧；
6）电动机转速不够。
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
原因：
1）油中有空气； 2）泵转速太高； 3）泵内间隙太小；
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
2、齿轮泵运转中有异常响声
原因： 4）轴承磨损、间隙太大；
5）主动齿轮轴与电动机同心度超标。
二、齿轮泵常见故障的判断与处理教学内容
2、齿轮泵运转中有异常响声
处理： 1）排除气体； 2）调整电动机转速； 3）检修调整泵内间隙； 4）更换轴承； 5）校正机泵同心度。
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14
第九章 齿轮常见故障与诊断
三、齿轮故障诊断常用的信号分析处理方法 当边频带的间隔（故障频率）小于分辨率时，就分析
不出齿轮的故障，可采用频率细化技术提高分辨率。
2/8/2021
齿轮常见故障与诊断
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第九章 齿轮常见故障与诊断
倒频谱能够明显 地显示出功率谱上 的周期成分，将原 来成族的边频带谱 线简化为单根谱线， 便于观察。可由此 检测出齿轮故障时 振动频谱中的等间 隔边频带。
齿距偏差：齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差，如 左图中的大齿轮。
2/8/2021
齿轮常见故障与诊断
齿形误差： 渐开线齿廓 有误差，如 右图所示。
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第九章 齿轮常见故障与诊断
（2）装配不良：工作状态劣化。 图(a)：齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一端接触， 或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在 齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动扭矩， 图(b)：齿的局部承受过大的载荷，有可能造成断齿。
2/8/2021
齿轮常见故障与诊断
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第九章 齿轮常见故障与诊断
（3）润滑不良： 对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过
热，造成色变、胶合等故障。 导致润滑不良的原因是多方面的，如：油路堵
塞、喷油孔堵塞，润滑油中进水、润滑油变质、 油温过高等都会造成齿面润滑不良。
2/8/2021
齿轮常见故障与诊断
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齿轮常见故障与诊断
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第九章 齿轮常见故障与诊断
从一个齿轮开始啮合到下一个齿轮进入啮合， 齿轮的啮合刚度就变化一次，由此可以计算出齿轮 的啮合周期及频率。
齿轮啮合刚度的变化频率称为啮合频率。
啮合频率fc：
fc 6n10Z1 6n20Z2
式中：n1、n2主、从动轮转速，Z1、Z2主、从动轮 的齿数。
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第九章 齿轮常见故障与诊断
一组频率间隔较大的脉冲函数和一组频率间隔较 小的脉冲函数的卷积，在频谱上就形成若干组围绕 啮合频率及其倍频成分两侧的边频族。
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第九章 齿轮常见故障与诊断
（2）频率调制
齿轮载荷不均匀、齿距不均匀及故障造成的 载荷波动，除了对振动幅值产生影响外，同时也 必然产生扭矩波动，使齿轮转速产生波动。这种 波动表现在振动上即为频率调制(也可以认为是相 位调制)。
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第九章 齿轮常见故障与诊断
四、齿轮常见故障信号特征与精密诊断
1、正常齿轮的时域特征与频域特征
（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。
（2）频域特征
正常齿轮的信号反映在功率谱上，有啮合频
率及其谐波分量，且以啮合频率成分为主，其高
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第九章 齿轮常见故障与诊断
2、幅值调制与频率调制 齿轮振动信号的调制现象中包含有很多故障信
息，从频域上看，信号调制的结果是使齿轮啮合 频率周围出现边频带成分。
信号调制可分为两种：幅值调制和频率调制。
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故障齿轮
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第九章 齿轮常见故障与诊断
一、齿轮故障的常见形式与原因
1. 齿轮故障的常见形式： (1)齿面磨损 (2)齿面胶合和擦伤 (3)齿面接触疲劳 (4)弯曲疲劳与断齿
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第九章 齿轮常见故障与诊断
2. 主要原因： (1) 制造误差:偏心、齿距偏差和齿形误差等。 偏心:齿轮（一般为旋转体）的几何中心和旋转中心不重 合，如左图中的小轮。
课程回顾：
往复机械故障特点及影响因素 气阀故障原因及信号特征 敲缸故障原理及信号特征 拉缸故障原理及信号特征 管网振动故障原理及信号特征
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第九章 齿轮常见故障与诊断
本章重点： 1、齿轮故障形式、形成原因及振动机理 2、正常齿轮的时域与频域特征 3、齿轮均匀磨损的时域与频域特征 4、齿轮偏心的时域与频域特征 5、齿轮不同轴的时域与频域特征 6、齿轮局部异常的时域与频域特征 7、齿距误差的时域与频域特征 8诊断
（4）超载 对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置(例如矿石破
碎机、采掘机等)，经常会出现过载现象，如果没有 适当的保护措施，就会造成轮齿过载断裂，或者长 期过载导致大量轮齿根部疲劳裂纹、断裂。 （5）操作失误
操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都 会造成齿轮损伤、损坏。
次谐波依次减小；在低频处有齿轮轴旋转频率及
其高次谐波。
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第九章 齿轮常见故障与诊断
2、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。
时域特征：正弦波 的啮合波形遭到破坏
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第九章 齿轮常见故障与诊断
二、齿轮的振动机理
1、齿轮的力学模型分析 齿轮具有一定的质量，轮齿可看作是弹簧，所
以若以一对齿轮作为研究对象，则该齿轮副可以 看作一个振动系统。
齿轮的振动主要是由k(t)
的这种周期变化引起的。
k(t) 为周期性的变量：一
是随着啮合点位置而变化， 二是参加啮合的齿数在变 化。
（1）幅值调制 幅值调制是由于齿面载荷波动对振动幅值的影响而
造成的。幅值调制从数学上看，相当于两个信号在时域 上相乘；而在频域上，相当于两个信号的卷积。
载波信号频率相对来说较高；调制信号频率相对于载 波频率来说较低。在齿轮信号中，啮合频率成分通常是 载波成分，齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。
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频域特征：齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分
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第九章 齿轮常见故障与诊断
对于齿轮传动，任何导致产生幅值调制的因素也同时 会导致频率调制。两种调制总是同时存在的。对于质量 较小的齿轮副，频率调制现象尤为突出。
频率调制即使在载波信号和调制信号均为单一频率成 分的情况下，也会形成很多边频成分。
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