工业齿轮箱振动及10种故障特征分析

一、齿轮箱的振动信号特点齿轮箱正常运转时，一般其振动信号是平稳信号，振动信号为名轴的转频和啮合频率。当发生故障时，其振动信号频率成份和幅值将发生变化，一般具有以下特征:1.信号是稳态的对应仅仅是幅值的变化，振动能量的变化。主要是针对齿轮均匀磨损的情况。2.信号是周期平稳信号出现有规律的冲击或调制现象。主要是针对齿轮的点蚀、疲劳剥落、齿形误差、安装误差、轴弯曲、不平衡、不对中、滚动轴承剥落等。3.信号是非周期性信号信号中出现无规律的冲击或调制现象。主要是齿轮或轴承严重故障时。二、齿轮箱频率特点（1）轴频及其高次谐波；（2）齿轮啮合频率及其高次谐波；（3）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率边频带；（4）以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；（5）以齿轮箱固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；（6）以外环的各阶固有频率为载波频率，产生剥落元件的通过频率为调制频率；（7）隐含成份和交叉成份。三、振动检测标准1.齿轮装置的振动峰值判定标准齿轮的振动峰值为P，转速为n(r/min)，齿数为z，g为重力加速度。报警量级:P=10(z/30)1.2x(n/1200)1.2危险量级:P=40(z/30)1.2x(n/1200)1.22.齿轮装置的振动均值判定标准齿轮的振动峰值为P，转速为n(r/min)，齿数为z，g为重力加速度。报警量级:P=1.1(z/30)2.2x(n/1200)2.2危险量级:P=4.1(z/30)2.2x(n/1200)2.2四、齿轮箱故障主要形式的特征1、齿形误差的主要特征（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；（2）一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶边频调制为主，且边频带的幅值较小;（3）严重的齿形误差，激起齿轮的固有频率出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制;（4）振动能量(有效值和峭度)有一定程度的增大。2齿轮均匀磨损的主要特征（1）齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大；（2）如果不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，但幅值小。3.轴不对中主要特征（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率；（2）调制频率的2倍频幅值最大；（3）齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；（4）振动能量(有效值和峭度)有一定程度的增大。4.箱体共振（1）薄板结构齿轮箱的一阶固有频率为主导地位，其他频率成分很低;振动能量有很大的增加。（2）箱体共振调制以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率;齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大;振动能量有很大的增加。5.断齿主要特征（1）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；（2）以齿轮各阶固有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；（3）振动能量有很大的增加。6.轴轻度弯曲主要特征（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但调制边频带空且稀如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮合调制;（2）振动能量(有效值和峭度值)有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。7.轴严重弯曲主要特征（1）以齿轮啮合频率及其谐波、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，武齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较宽，解调谱上出现轴的转频和多阶高次谐波;（2）如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制;（3）振动能量(有效值和峭度值)有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。8.轴向窜动主要特征（1）有故障轴上齿数多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加;（2）振动能量有较大的增加。9.轴有严重的不平衡（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较少而稀，解调谱上出现轴的转频;（2）有故障轴的转频成份有较大的增加;（3）振动能量(有效值和峭度值)有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。10.轴承疲劳剥落和点蚀主要特征（1）在齿轮箱轴系中，一般滚动轴承内环与轴多为紧密的过盈配合，即轴与内环牢固的连为一体，要激起固有频率需要较大能量，且内环固有频率与自由状态下测得或计算的频率完全不同。（2）外环与箱体轴承座也是过盈配合，但同内环比较，要松得多。且外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频率与自由状态下测得或计算的频率基本相同；（3）由于外环松动且质量轻，轴承元素故障时，振动能量通过