齿轮故障诊断知识专题总结

1、齿轮故障诊断知识专题总结齿轮故障类型表 1 齿轮常见故障类型表序号故障类型故障机理其他1断齿疲劳断齿当齿轮的载荷超过设计值， 或者齿轮在周期性交变载荷作用下，多次循环后，应力集中的齿根处产生裂缝-过负荷断齿由于机械系统速度的急剧变化，轴系共振，轴承破损，轴 的弯曲等原因，使齿轮载荷集中到齿面的一侧引起的，多 为装配不良等原因造成的。-2齿的磨损污染物进入、齿的工作表面不平、润滑不足、两轮齿金属 之间直接接触、不对中、联轴节磨损、装配不良、扭转共 振等。-3齿面疲劳（点蚀、 剥落）齿轮工作时，工作表面的接触应力按脉动循环变化，在应 力作用过程中，会产生微观的疲劳裂纹。裂纹蔓延发展， 就将齿表面的

2、金属微屑剥落下来，形成点蚀甚至剥落。润滑油在齿面疲劳 中起作用。4齿面划痕在润滑油粘度过低、转速过低、运行温度过高、齿面载荷 过大、相对滑动速度过高以及接触面积过小的条件下，啮 合齿面在相对滑动时发生油膜破坏， 从而引起金属接触表 面熔融粘着并剥落而发生损伤。-注：统计资料表明，上述四类故障占齿轮故障的 92%左右，为经典多发故障。二、常用的齿轮故障分析方法对齿轮故障进行分析的常用方法：1、细化谱分析法：增加频谱中某些有限频段上的分辨能力；2、倒频谱分析法： 是功率谱对数的逆功率谱， 是对频谱图上周期性频率结构 成分的能量做了又一次集中，在功率的对数转化时给低幅值分量有较高的加权， 而对高幅值

3、分量以较低的加权，从而突出了小信号周期。3、时域同步平均分析法： 保留和齿轮故障有关的周期信号， 去除其他非周期 成分和噪声的干扰，提高信噪比。这三种方法在诊断齿轮故障时非常有效，在我们设计在线状态监测系统时， 要在齿轮箱故障分析模块中一定要加入这三个分析方法。三、齿轮故障对照表表2 齿轮故障对照表序号故障特征故障原因1啮合频率及其谐波成分幅值增大，但没有产生边频带均匀性磨损、齿轮径向间隙过大、不适当的齿轮游隙、齿轮负荷过大2恒定负荷下，啮合频率及其谐波成分发生变化齿的磨损、挠曲、脱齿3啮合频率及其谐波幅值上升，相对于基频，高次谐波幅值增加的多齿轮磨损4发生调制，啮合频率及其谐波两侧形成边频带

4、，边带的间隔频率是缺陷齿轮的转频不均匀分布故障（齿轮偏心、齿距周期性变化、载荷波动等）5发生调制，但只出现了下边带成分，上边带成分很少出现一般为齿轮偏心6发生调制，边带的阶数多而分散，边带随故障的发展其图形也发生变化局部性故障（齿面剥落、裂纹、断齿等）7发生调制，边带的阶数少而集中，边带随故障的发展其图形也发生变化分布性故障（点蚀等）8谱图上出现主动轮与从动轮的转速频率差所产生的脉冲信号低速齿轮与高速齿轮每隔一定周期瞬间脱离或相 碰9齿轮载波时域信号上幅值上下两端的包络线不 对称，彼此差别很大，即载波信号与零线呈不 对称形状，但啮合频率两边并不形成边频带齿轮平衡不良、不对中和机械松动等原因产生

5、的低次谐波10新的齿轮副在传动时会在其啮合频率附近出现“鬼线成分” ，且载荷变化对这些鬼线频率的影响很小加工机床分度齿轮的误差11谱图上出现周期为两齿轮齿数的最小公倍数除以其中任一齿轮每秒钟转过的齿数的脉冲信号齿轮副内一对齿啮合不良综上所示，对齿轮箱进行故障分析时，在时域和频域上要着重观察以下内容：1、各齿轮副的啮合频率及其谐波；2、各齿轮副的啮合频率及其谐波的边频带；3、各齿轮副主动轮与从动轮之间的转频差；4、周期为两齿轮齿数的最小公倍数除以其中任一齿轮每秒钟转过的齿数的脉 冲信号；5、时域信号上幅值上下两端包络线的对称性。Common fault modes and features of

6、 a gearboxComponentFunctionFault ModesFeaturesGearChange rotation speedCrack in gearGear natural frequencySidebands around the gear natural frequencyCracked/broken toothSidebands around gear mesh frequencyExcessive wear cr cleara neeSideband spaci ngBearingSupport rotating shaftBearing race defectApproximately, (n/2) x shaft speed, n is the number of ballsExcessive bearing clearanceSub-synchronous whirlShaftTransmitRotor imbalanee1 x shaft speedtorqueSh