机器振动特征分析齿轮

振动分析可检测齿轮的故障
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齿的磨损 齿承受过大负载 齿轮偏心或齿隙游移 齿破裂或断齿 齿轮组合状态问题 追逐齿问题
齿轮振动测量位置选择
• 在每个可接近的轴承座进行振动测量，传感器应该尽可能固定在靠 近轴承承。通常是只能在距轴承有一定距离的地方测量，这种情况 下，应确保框架或内部腹板直接连到轴承座上，在这些地方布置传 感器并尽可能接近。 • 在三个方向(HVA)进行振动测量，尤其是当齿轮主要在一个方向产生 力，或者由于负载变化，每次监测可能不一样的情况下。
齿轮磨损故障
1. 激起齿轮的固有频率 (Fn)和在此齿轮共振频率两侧伴有磨损的齿 轮转速边带。 2. 当齿磨损明显时， GMF 两侧边带的幅值增高并且数增增多，但 GMF 的幅值可能变化也可能不变化。边带是更好的齿磨损指示。虽然 GMF 的幅值是可以接受的，但是 2XGMF 或 3XGMF( 尤其是 3XGMF) 的幅 值经常很高。
伞齿轮，两级减速齿轮 箱测量典型设置
齿轮振动测量方向和参数设定
螺旋，斜齿和伞齿轮，产生明显的轴向振动，最佳的监测 位置往往在轴向。 对直齿圆柱齿轮，在径向评定最好，但有时可能会存在明 显的轴向振动，尤其是齿的对准有问题时。 频率范围Fmax=3.25 X GMF，经常遇到GMF处没有什么振 动，但在2GMF或3GMF处出现比GMF基频大得多的振动 多数PMP中，在每个齿轮位置进行两个频率范围的测量， 用低频范围评定不平衡、不对中、松动和电气故障等，用 另一高频范围评定齿轮的状态
齿轮振动特征频率
齿轮正常振动频谱
1. 高速齿轮和低速齿轮的转速 2. 啮合频率(GMF)和非常小的 啮合频率的谐波频率 3. 啮合频率(GMF)通常两侧有 高、低速齿轮的转速频率边 带 4. 所有尖峰值都很小，没有激 起齿轮的自然频率。
已知齿轮的齿数时，建议Fmax设定为3.25XGMF(最低)， 如果不知道齿数，Fmax设定为轴的转速的200倍。
状态良好的齿轮显示平稳的正弦波 （假定轴承没有问题） 裂、破碎或断齿，每次进入和退出 啮合时，产生一个明显的冲击。观 察时域波形，可以确定故障是齿轮 的齿或是滚动轴承故障等冲击事件 造成的。
齿轮组合状态问题
例如：低速齿轮齿数为15，高速齿轮齿数为9。产生三种不 同的磨损图象：
低速齿轮的齿号将接触高速齿轮的齿: 1-10-4-13-7 2-11-5-14-8 3-12-6-15-9 第一种组合为: 低速齿轮1#齿与高速齿轮l#齿啮合。低速齿轮1#齿将只 能与高速齿轮的l#，7#和4#齿啮合。低速齿轮l#齿不可能 与高速齿轮的其他齿啮合。 第二种组合： 低速 l# 齿与高速 2# 齿啮合。则低速 l# 齿将只能与高速 2#。8#和5#齿啮合．不可能与其他高速齿啮合。 第三种组合： 低速 l# 齿与高速 3# 齿啮合，则低速 l# 齿将只能与高速 3#，9#和6#齿啮合，不可能与高速齿轮的其他齿啮合。 1-7-4 2-8-5 3-9-6
齿轮不对中
1. 2.
激起第二阶或高阶 GMF 的谐频。往往只显示小的 1XGMF 的幅值，但是 2XGMF或3XGMF的幅值较高。 2XGMF两侧常伴有2X转速频率边带。
3.
由于齿不对中，GMF 及其谐频的左右两侧边频的幅值不等，由不均匀 磨损引起。
齿轮裂纹或断齿
1. 2. 齿轮1X及齿轮自振频率，齿轮自振频率两侧的齿轮转 速边带高。 不平衡的齿轮也会引起1X转频振动大。时域波形分析 可帮助确定是不平衡还是齿轮的断齿问题
齿轮组合状态问题
如果这对齿轮开始组装低速 1#齿和高速1#齿啮合，下次重新安装时，变为 低速1#齿与高速2#齿啮合。那么将产生一种新的磨损图象。这时，啮合频 率fm很明显，还有1／3啮合频率分量，原来的磨损图象与新产生的磨损图 象相互作用造成复杂的啮合结果，形成许多和频及差频幅值和频率调制。
齿轮组合状态通过频率：fa=fm/Na
机器振动特征分析（3）
齿轮故障 皮带传动问题
齿轮振动的特点
• 啮合频率(齿数X转速)
• 啮合频率 (GMF) 不像轴承故障频率那样重要，所有啮合的 齿都产生一定幅值的啮合频率，所有啮合频率都有一定幅 值Biblioteka Baidu齿轮转速的边带。 • 如果齿轮状态良好，并且彼此良好配合 ( 没有明显的不对 中，齿轮游移或齿轮偏心)，则啮合频率(GMF)及其谐波频 率和那些边带频率的幅值应该很小，尤其是那些边带。
齿轮承受大的负载
1.
GMF往往对齿的负载非常敏感。GMF幅值高未必一定指示 有故障，尤其是如果边带幅值较小，没有激起齿轮自然 频率的时候。 每次测量分析都应该在系统处于最大负载。
2.
齿轮偏心和齿隙游移
1. 激起齿轮自振频率和啮合频率，也可能在自振频率和啮 合频率两侧产生许多偏心齿轮1X转率的边带。 • 如果偏心齿轮与啮合的齿轮一起被强制压向齿底下的话， 偏心的齿轮可产生很大的应力和振动。
齿轮组合状态问题
1. 齿轮组合状态频率 (GAPF)可产生齿轮啮合频率的分数倍频率 (如果NA 大于1)。这意味着(Tp／NA)齿轮的齿将接触，产生NA个磨损图象。 2. 如果齿轮有制造缺陷，则将出现齿轮组合状态频率(GAPF)或其谐频。
3. 如果污染颗粒通过齿轮啮合，导致吸入污染颗粒的齿进入和退出，啮 合中或者重新定位齿轮时使啮合的齿损坏，于是在定期监测的频谱中 突然出现齿轮组合状态频率(GAPF)。
追逐齿问题
1. 如果低速齿轮和高速齿轮都有故障，高、低速齿轮的各自的故障同 时进入啮合时，将对振动产生最大的影响，这就是追逐齿频率。 2. 追逐齿频率非常低，一般低于20Hz。常规传感器及频谱仪难以检测， 需要低频检测。
追逐齿故障
1. 大齿轮和小齿轮的故障可能在制造时造成的，或由于错误的处理， 或在现场造成的。 2. 有这种齿故障的齿轮装置通常由于松动发出“轰鸣”声。有故障的 小齿轮的齿和大齿轮的齿两者同时进入啮合时发生最大效应。( 在 某些传动中，可能仅每10到20转出现一次)。 3. 追逐齿频率调制啮合频率(GMF)和齿轮转速频率。