齿轮箱的维修机理.doc

在机器运行过程中，由于合理磨损与疲惫、设计不当、缔造装配偏差、维护调养不善以及驾驭误等原因均能导致故障，个中以轴系、齿轮与轴承等较易失效。当齿轮箱产生故障时，传统的办法是对实际测得信号的频谱图进行阐述，根据各故障特征频率答应的振撼幅值来精确判断哪个部件产生障。但是由于引起故障的原因很多，目许多故障的振撼现象不是单一的。在特别情况下，即使齿轮箱产生故障，在频谱图上各故障特征的振撼频率的振幅也没有产生较大的变动。因此，传统的故障诊断办法在对这类问题进行间断时频频不能取得很好成效。一般情况下，当齿轮箱产生故障时，故障的特征频率会多量出现谐波，同时其周边会存在许多边频带。 对于转速低、刚性大的设备，当齿轮箱内的轴承出现磨损时，频频轴承各故障特征频率的振撼幅值并不是很大，但是陪伴着轴承磨损故障的发展，轴承故障特征频率的谐波会多量出现，而且在这些频率四周会出现多量的边频带。这些情况的出现，评释轴承产生了严峻的故障，需要及时更换。一、齿轮箱 振撼频谱的特点1.1齿轮箱 振撼的边频带谱除了明显的啮合频率的谱线啮合频率的高阶谐频的谱线外，还有许多按肯定纪律散布的小谱线，这就是卤轮箱振撼的边频带谱。其产生是由于几种动载同时作用在元上，彼此叠加产生了调制的结果。通常载频为啮合频率及其高阶谐频或其他高频成分，而轴的转动频率及其高阶谐频则为调制信号。齿轮箱产生故障时，啮合频率的振撼成分或轴的转动频率及谐频的振撼成分随之产生显著的变动。1.2 振撼信号的调制原理齿轮箱 振撼信号既有幅值调制又有频率调这2种调制在频谱图中均浮现为在啮合频率及其谐频的2侧各有一簇边频带，各边频带的间隔就是调制信号的频率。下面以齿轮振撼信号的幅值调制频率调制为例简述产生边频带的原理。(1)幅值调制幅值调制就是载频的时域信号幅值受到调制。若载频是啮合频率f，其时域信号用7(r)表示，调制信号为余弦数cos 或正弦函数sin 。(2)频率调制频率调制就是载波信号受到调制信号的调制成变频信号。调制现象是由于齿轮波动对振撼频的熏陶酿成的，所有可以引起转速波动的异常现象均可以诱发调制振撼，如齿轮偏心、旋转不均匀、传递扭矩和齿面载荷波动、某一齿集中性故障等。些现象都会酿成齿轮啮合时一边紧、一边松，使振撼幅值按此纪律周期性地变动，在啮合中产生暂时的“加载”和“卸载”效应，产生频率调制。齿轮由于齿间距差或载荷产生周期性变动产生振撼时，不但有幅值调制，同时也有频率调制。频率调制波的频率也是在载频率，谱线的2侧产生等间隔的边频带，边频带的间隔就是调制信号(频频是与齿轮故障有关的信号)的频率。由于幅值调制与频率调制的边频都相同，所以在频谱图中这2种调制的边频带是重叠的。对于同一频率的边带线，假如2者的相位相同，则它们的幅位相加，2者的相位相反时，则它们的幅值相减。所以载频谱线两侧的边频带的散布一般是不对称、规矩的。对于轴承来说，当轴承的内环、外环或滚动休出现故障时，就会成为振撼信号的紧要勉励源。如内环某处产生磨损、侵蚀、剥落、划伤等故障时，滚动体就会与内环故障点产生冲击振撼，每次撞击还会激倡议轴承元件的固有的高频自由衰减振撼，周而复始，从而变成了周期性高频冲击衰减 振撼(通常为几千赫兹至数千赫兹)。内环斑伤激振频率为zfi。，个中fi，为内环滚道上一点与滚动体的接触频率。同理滚动轴承外斑伤激振频率为zfout，fout表示滚动体与外环滚道一点的接触频率。滚动体有斑伤时，滚动体自转一周，斑伤与表里滚道各冲击一次。同齿轮振撼信号的调制、调幅一样，轴承的振撼信号也存在幅值调制和频率调制，因此其频率可能是轴承特征频率的某种混合，在频率图中也浮现为边频带谱。通常轴承故障通过频率为载波频率，而轴承的旋转频率1%或滚动体的公转频率力为调制频率。对故障特征频率的边频带进行阐述可以断轴承是否产生故障。二、故障诊断实例某公司的1台设备运转时轮箱出现很大噪声，但从检测到的频谱来看，没备的振撼幅值芹不是很大。因此，对该设备进行了跟踪检测。经过监测，轴承故障特征频率的幅值没有明显的增加，但是频谱中出现了多量谐波成分而且在这些频率周出现了边频带。在这种情况下，无法运用传统的故障办法判断没备是否产生故障以及故障产生的部位，故对设备进行了具体诊断，在齿轮箱上所收集到的信号的频谱图，幅值对比大的频率有7.95Hz、20.63Hz、l85Hz、 250.93Hz、433.3Hz、501. 86Hz， 688Hz、752.79Hz等。为了弄清故障产生的原因，对轴承的故障特征频率也进行了计算，从计算结果我们得知，7.95Hz、I85Hz、 433.3Hr!、688Hz为齿轮的啮合频率，20.63Hz为齿轮箱输入轴的转速频率。这些频率的幅值都不大，而且几乎没有边频，可以基本摒除齿轮的故障，那么剩下的就是250.93Hz及其谐频，以及其四周的边频带，l2.74Hz为第2轴的旋转频率，250.93Hz虽然不是轴承故障的通过频率，但它靠近30312轴承内圈有一点损伤时的故障特征频率与第2轴旋转频率之和。从故障中期检测到的频谱图上可以清晰地看到238.l9Hz频率。之所以出现上述情况，紧要是由于随着故障发展冲击所酿成的幅值调制的结果。综上所述，可以断定30312轴承出现了磨损故障，且磨损对比严峻，假如不如时更换的话，很有可能会产生突发故障从而导致整个齿轮箱的破坏设备维修人员对该齿轮箱进行了维修，从拆下来的轴承箱检修情况看，该轴承内圈磨损很严峻，维持架也已松动，损伤已经到了非常严峻的程度。三、结论(1)轴承各故障特征频率答应的幅值判别低转速、大扭矩齿轮箱内轴承的故障成效频频不抱负(2)轴承故障特征频率谐波成分的