齿轮故障诊断实例分析

1、9.L4立车传动箱齿轮磨损和轴弯曲故障的诊断】.诊断目的和对象某厂一台C516A立车，于1989年底出现变速箱的振动和噪声异常现象，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序号 频率/Hz幅值10-3（mm/s）频率/Hza)EE72、S序号 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图94 C6132车床某齿轮产生齿形误差时振动速度的频谱图频谱图 b）细化嫉沿 c）缰化解西潮正常工况工作时，有时发生跳刀，有时甚至出现闷车,既影响被加工工件表面粗 糙度，又影响加工速度。为此曾进行了两次检修，并更换了部分零件，但机床的 异常振动现象未能消除。2.诊断分析和结论表9-4是立车转速为33.35r/min时各轴转速、转频和啮合频率.图9-5是安 装在二级传动箱上第5测点轴向振动速度的频谱、细化谐和解调谱，谱图中存在

3、 中心频率为526.6Hz、调制频率为3.45Hz调制边频带，分别恰好等于齿数为19/ 76齿的VI轴与V轴啮合频率的两倍和V轴转频。由此可以判断，19/76齿轮副出 现较严重故障，V轴发生了较严重弯曲与扭转。出现二阶啮合频率调制的主要原 因可能是轴发生弯扭联合作用而导致齿轮变形和磨损，使一个齿在啮合过程中两 次接触，9-4 C516A立车各轴转频、转速和啮合频率轴序号传 动转速/(r/min)转频/Hi峭合频率/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月对这台立车变速箱检修时发现，19/76这对齿轮两侧有均匀磨损 的现象,整个齿轮上的全部齿都发生了变形，且整个轴也发生了 30m左右的二 阶轴弯曲。按诊断结果更换部件后，立车的异常现象全部消失。9.3.3水泥磨机减速器齿轮故障的诊断分析对.诊断目的和对象某水泥集团有限公司共有两台水泥磨机，每台磨机有两台减速器。2000年7图9-27测点布置图1 9一测点位置月2号水泥磨机减速器又出现了振动、 噪声较大的不良状态。水泥磨机的有关原始数据：水泥 磨

5、机：规格，64.2m x 13.2m;产量， 105 t/h;罗马尼亚产；电动机：型号， MIP-A-2000-1000;功率，2 000kW;功率 因数，0.83;转速，990r/min;罗马尼亚 产；减速器：型号，BH180;功率， 2000kW;减速比，980/108.9O测点布置如图9-27, 1、4测点位于 减速器输出轴的两个轴承座上，2、5测 点位于中间轴的两个轴承座上，3、6测点位于输入轴的两个轴承座上。9测点位于电动机外壳顶端，7、8测点位于减速 器输入、输出轴箱体上。2号水泥磨机两台（3号、4号）减速器、电动机，测点仅 标其中一台，另一台测点与之对应。.诊断方法及分析:主要故

6、障特征频率：各传动轴回转频率：输入轴，16.5Hz;中间轴, 3.23Hz；输出轴：1.82Hz;两级减速的齿轮啮合频率：一级Z2, 330Hz;二 级Z3Z4, 171.2Hz;各轴承故障基阶特征频率见表98。W9-8各轴承故障基阶特征频率序号型号内径 d/mm外径D/mm滚动体 敷目内环故障频率/Hz外环故障频率/Hz滚动体故障频率/Hz12311422037021195.3150.963223160300S0021U 138.2,29.412.743231723606002121.516.87.18由图9-28a可以得出如下结论：1）两减速器中间轴每转一圈（时间为305.5 ms）均有一

7、次较强烈的振动，估 计与轮齿损伤有关。3号减速器主要振动频率为中间轴每转振动102次，正好为齿轮Z2的齿 数，表明齿轮Z?齿面出现损伤。齿轮Z2各齿啮合产生的振动帼度值大小不一， 表明各齿的损伤程度不同。4号减速器中时域图每一条幅值线代表啮合一次的振动，在最大冲击振 动幅值线两侧存在有较高的幅值线，表明有几个轮齿存在较大的变形。经修形 后，最大振动幅值降低约为50%,但仍偏高，说明轮齿修形未完全到位。由图9-28b可以得出如下结论：1）两减速器振动的主要频率为齿轮Z3、Z4的喷合频率171.9Hz和齿轮Z1、 Z2的啮合频率331.2Hz及其2倍频、3倍频，表明这两对齿轮的啮合振动是主要 振源

8、。3号减速器齿轮4、Z?啮合振动较大，表明轮齿的制造误差及齿面损伤 是引起振动的主要原因。而4号减速器齿轮Zi、Z2的啮合频率、2倍频、3倍频 的谱线福值呈递减规律，表明其总体啮合状态尚可。2）在3号减速器齿轮4、的啮合频率331.2Hz的两边，出现明显的边 频，且谱线间的差频为15.62Hz,正好与输入轴的回转频率相吻合，表明 331.2Hz与15.62Hz产生两制现象，说明输入轴小齿轮存在偏心。而4号减速 器无明显调制现象，表明Z,偏心较小。3）从频谱图上未发现两台减速器有明显的轴承故障谱线，表明各轴承工作 正常01J _il j_ _i_ i _ i iI_ n q i i i _ i

9、Ptii i0.616时间/s时间/S0.64r01.25频率/kHzb)彳“ 1 1 1 1 1 111 1 110.01.25频率/kHz图928时域图和频域图a）时域图b）频域图结论：2号磨机两台减速器经打开检查发现：3号减速器Z2齿轮的一个齿沿齿长方 向从齿根部已断去200mm左右，只剩下170mm左右参与工作，其余各齿面出现 不同程度的点蚀和剥落；齿轮乙、Z2沿齿长方向只有约2/3部分参与啮合，表 明存在齿向误差；齿轮Zj、2,齿面均有轻度点蚀和剥落。4号减速器Z2齿轮在 局部圆周上有3个齿面点蚀剥落严重，并靠近齿端，沿齿长方向其余齿面参与啮 合较少，Z2齿轮其余轮齿齿面有不同程度的

10、轻伤和点蚀；齿轮益齿面状况良 好；齿轮Z3、Z齿面出现程度不一的点蚀和剥落。现场发现的情况基本和我们 的预测相一致。风机机组增速器齿轮故障的诒断分析】.诊断目的和对象某炼油化工总厂2号催化装置的烟机.主风机组是该厂生产的关键设备，其 增速器的传动功率为4600kW,低、高速轴的转速分别为1486r/min和6042r/min, 齿数分别为114个和28个。1999年以来，该齿轮箱振动一直在4.07.Omm/s之 间波动，振值虽然较大，但无明显上升趋势。.诊断分析和结论图9-29是1999年10月26日低速轴的原始振动波形和频谱（当时壳体振动烈 度值为6.Omm/s左右），除了啮合频率（2800

11、Hz左右）处有一较大峰值外，我们很 难从中得到更多有益的启示。时域波形3亩列W (26/辿怅W图929低速轴的原始振动波形和频谱图930是该信号经过小波分解后的波形和频谱，从中可明显看出，在160ms 的时间跨度内存在4个明显的脉冲，但脉冲出现的时间间隔是不一样的。困931是该信号经神经网络滤波后的波形，其结果与小波分解后的结果完 全相同，也是存在4个随机冲击。图9-32是高速轴的振动经小波分解后的波形和频谱，也存在很明显的随机 冲击现象，且脉冲的数量更多。图933是齿轮箱低速轴振动经相关滤波后的振动波形和频谱，由图可见， 存在明显的调幅现象。因此，我们综合分析认为：该齿轮箱运行中存在明显的随

12、机冲击现象，很可 能是由于轴瓦巴氏合金剥落，或润滑油中有较多的杂质造成。同时从齿轮箱轴向 振动较大及调幅特征明显的现象看，可能还存在安装不平行及齿面磨损的缺陷。因当时生产需要，在加强监测的同时，该机组一直带病坚持运行。11月23日， 对齿轮箱的润滑油样进行了铁谱分析，结果表明，存在较大尺寸的巴氏合金颗粒。50J00150时间，ms 频谐时域波形(7卫)/第二1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000频率/Hz图930小波分解后的信号和频谱（3V）50100150时间/ms图9 31神经网络滤波后的波形(3V)时域波形/。-IOO-200501505000 5500 6000颖率/Hz2520151050100时间，ms频谱图32小波分解后的信