机器振动特征分析(3)齿轮

机器振动特征分析(3)齿轮精品资料BPDM普迪美状态监测BPDM普迪美状态监测精品资料机器振动特征分析（3）齿轮故障口皮带传动问题BPdM精品资料齿轮振动的特点5X闾如啮合频率(齿数X转速)GB•-•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的齿轮转速的边带。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。BPDM普迪美状态监测精品资料振动分析可检测齿轮的故障••••-•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BPDM普迪美状态监测••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。在二个方向(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。伞齿轮，两级减速齿轮箱测量典型设置BPdM精品资料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=3.25XGMF,

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精品资料BPdM普迪美状态监测(七种特征频率)低速齿轮旋转频率frg••高速齿轮旋转频率frp齿轮啮合频率fm=frg*Zg=frp*Zp低速齿轮边带频率(fm

土ifrg)•••高速齿轮边带频率(fm

土ifrp)齿轮摆动频率

ftr

或

齿轮重复频率fHT=

(fm*Na)

/

(Zg*Zp)齿轮组合状态通过频率fa

=fm/Na(Na=齿轮组合状态数)齿轮特蹒率之间的关系，力

4

4，邛4九4fm以上关系式适用于任何两个齿轮的啮合！！齿轮正常振动频谱精品资料BPDM普迪美状态监测GMF=X

RPMC

=X

RPgGMFI2GMF3GMF—3.25XQMF高速齿轮和低速齿轮的转速啮合频率(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。齿轮磨损故障精品资料BPDM普迪美状态监测低速齿轮转速高速齿轮转速齿轮啮合频率GMF=低速齿轮齿数X

低速齿轮转速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。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不。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。速齿轮转速精品资料齿轮啮合频率GMF=低速齿轮齿数X

低速齿轮转速=高速齿轮齿数X

高速齿轮转速3GMF—3.25X

GMFGMF往往对齿的负载非常敏感。GMF幅值局未必一定指示 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。齿轮承受大的负载低速齿轮转速BPDM普迪美状态监测•精品资料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IX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。齿轮偏心和齿隙游移BPDM普迪美状态监测齿轮不对中精品资料BPDM普迪美状态监测激起第二阶或高阶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。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。BPdM普迪美状态监测精品资料齿轮裂纹或断齿2.1.

齿轮IX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IX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。BPdM普迪美状态监测齿轮组合状态问题状态#2状态#3状态#1初始组合状态主动齿轮转-转后主动齿轮转二转后组合状态（组合状态数Na=3）1-10-4-13-72-11-5-14-83-12-6-15-91-7-42-8-5319一6产生三种不例如：低速齿轮齿数为15,

高速齿轮齿数为九同的磨损图象：低速齿轮的齿号将接触高速齿轮的齿：第一种组合为：低速齿轮1#齿与高速齿轮1#齿啮合。低速齿轮1#齿将只能与高速齿轮的1#,7#和4#齿啮合。低速齿轮1#齿不可能与高速齿轮的其他齿啮合。第二种组合：低速1#齿与高速2#齿啮合。则低速1#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1#齿与高速3#齿啮合，则低速1#齿将只能与高速3#,

9#和6#齿啮合，不可能与高速齿轮的其皤耀病。主动齿轮转三转后HgumlAaMmbly

phase*BPDM普迪美状态监测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/Na600

RPM^Lent丁图Ji5Tf；S—

1000齿轮组合状态中的NA等于大齿轮齿数和小齿轮齿数的最大公约数。;

g—r

RPMGAPF«

i^.^000齿轮组合状态频率GAPF

=3000

CPM=0.

20X

GMF（齿轮啮合频率的分数倍频率）齿轮组合状态问题精品资料BPdM普迪美状态监测齿轮组合状态频率(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。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。

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)。追逐齿问题精品资料BPDM普迪美状态监测频率ftrft尸(fm

快Na)/(Zg*Zp)

赫兹

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。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BPDM普迪美状态监测心M1

是设计阶段理想的组合状态因子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。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）。追逐齿频率调制啮合频率（G唯战两轮转速频率。磨煤机减速机齿轮磨损BPDM普迪美状态监测242(Mordpn25218

orders1

015

omersCursor

A

Cursor

B

Dtff397

344

HZ414

HZ16

656HZ1

9Mmm/s0

644mm/s1

35mm/s0/AM4

132

m-G3-Honzontal-VelFreq

1600Hz

2006

10-10

15

02

43Machine

Nou

(200C・1(MO

21XX0S)«n.7B0K*

MSfpm.再”受S

笆轮传幻JK

-

舍疆*

3WHZH

二依d

0阪•・

67Hz-G4-

Horizontal

-Vel

Freq

1600Hz

2006-10-1015

03

44Mchtn>

NOW

(200^10-10

21:08:00)7B0KW.98%pm,有级受更加险传元荣fll

•合JS*

3^2次二级*，置*67HZCursor

A

Cursor

B

Off307

521

HZ414

097

HZ16

575

HZ24

2i4o<tien25

224

orders1

01

oiders1

427

mM1

227

mmfs9

I99mm/sO/Al

4

ennvs

rms-G3-

Horizontal

-Vel

Freq

1600Hz

2006

10-101502

43Michin#Now

(200&dOW

21:W:08)M

ft,7B0KW.965<pm.芮图受囊JS*

曹承30&iZU

二Q

*合且*67H轮Q

拐-G4

•Horizonte

-Vel

Freq

1600

Hz2006-10-10

15

03

44gchm«

Now

(2006d0・10

21:08:061久，7B0KW.965<pm.西图戈更出、传给35»<Z第二0

合，67HZ*+Cursor

A

Cursor

B

Off67

099W645HZ-2

9WHZ4087

orders3

929

orders-0158

0«»1

765mrrvs0

64

mm/s.1

125mnw$O^All

4

132

mmz

rms_Cursor

A

Qxw

8

Oft67

099

Hz64

5KZ29»Hz4

067

orders3Q2»cr3冷-0

156

orders1915

mws065BmW$-1

257

eovsO/Al4

mmN

ms精品20

40609«5

RPM»08-10-10

15:02:432006-10-10

158:44 O/AII

4HHSO/AI

10

693

nvrVtMMJ-tft

舱署畏-G4

-Axial-Vel^req

1600

Hz2006-2-10

10

38

40Mscbiee

Note

(2007-1

2®

23:1?:21)S®n.MMw.M6rpm.西姆变速省龄传动si一安时合霞*396也第二级通台领至67Hzoi

aH,gh

Shan

C

Mesh

FCurtixA662

577

HzMMJ-侬轮寿如-G3

-Honzontal

-Vel

Freq

1600

Hz2006-2-1010

37

0039

922

orders0

034

mm/s8AH

7

125

mm/・nnsMachine

Note

(2007-1-28

23:1221)esn.7wkw.9蜘pm.茂凌受iita能传动需一金0合获率为6Hz第二级咕台为室67Mz叫02M4001.0MUN1.4M1

«006MM0MZ20M

2

10

1(h37：OO3Ali

7.125

mmf*

rms

«5.813

RPM1

0M，,2M1.4001.6M0

3M

4M

M0

M0—

.

.

Mt7006

2

10

他3«:40OTAI1

10.(93

mm/a

nns

9t5

RPM-2006-2-10

10

37

00MMJ-齿轮瞄昆-G3

Horizontal

Vol

Freq

1600

HzMschlne

Note

(XM)7

1

2S

23:12：21)0

1M.780Kw.986q>E・角9

又建亩总怜幻n

-

a

«a

#

«

a

396H?6

THz2M

2»0

30020

40

60

M

IM

12«2006-2

1010:37:00

O/AII

M23

mm，，rmat40 160

188

200

220

240Hz«5.«13

RPMXirwr

A:ureor

84086

orders4

293

orders0

156

orders6723

H/69

825

Hz2595

HZ4

31

mnvt1

711

mm/S2

599

mm/sOAll

lOOHmnvsnnsMMJ-由轮申笈-G4

-Axial

-Vel

Freq

1600Hz

2006-2-10

1038

40MKfvn・N•(2OO7-1-M

23；优21)«n.

780KW.

96&PE.用图文津w险与承H

一小电台零隼308也第二B

i8

合意录67HZ11'磨煤机减速机齿轮磨损BPDM普迪美状态监测^f£磨煤机减速机齿轮不对中BPDM普迪美状态监测CursorA86MMJ他轮不对中・G3・Axial・Vel

Freq

1600

Hz2006-2-9

1523:01Machine

Noto

(2007-1-28

23:14:07)野煤机.78OKw.985rpm.两级变速齿轮若动第一级的合猴豆396HZ第二级贴台低至67Hz144

067

ordecs6

664

mm/s0/AII

13

753

mm/s

rms2MMJ•齿轮不对中•G5

•Axial

-Vel

Freq1600Hz2006-2-9

15:26:20Machine

Note

(2007-1-28

23:14:07)喝煤机.78OKw.985fpm,两场变速台轮传动第一级啮合频率396Hz第二级啮合城率67Hz0r76Cursor

A

Cursor

B

Diff67

075

Hz69

5

Hz2425

Hz4

086orders4

234

orders0

148

orders5917

mm/s1

081

mm/s-4

836

mm/sO/AII

11

613

mm/s

nns精品资料MMJ7大小-也哈合G7-Honzortal-Vel

Freq

500

Hz2007-7-31

14:30:24Machine

Not*

(2007-1-4

14:M:17)劫JS1512-6

780

KW

.

965

RPM.”澧忙，ff

ft

Jt

6

42

.Z1=24

22=216

从玷*

R

建，1541Pm

MU306HZ媒蛆，小W

般Zl=26.大杳堂Z2=216.懵尊比8

31.Mf=65HZ聿+号m

2326玄326

g

3544

»4

2332

«5

3544

蚂2332

#7

3648

M8

364S3003504004505c00

50国2007-7-31

14:30:24100

150

200

2soO/AII

12481

mtn

傅

rm»

IM

RPMBPdM普迪美状态监测磨煤机齿轮啮合问题MMJ7大小齿啥合•G7-Vertical-Vel

Freq

500

Hz2007-7-31

14:31:15MachineNote(2007-1-4

14:56:17)电动机,JS1512-6;

780KW

985RPM减iS

挑，府动比6

42;Z1=24

Z2=216;

从动轴转速，154qxn

Mf=306HZ利堪机i

小齿轮Z1=26

大齿兔Z2=216,传动比831

Mf=65HZ轴承型号：*1

2326

#2

326

,«3544

.«4

2332

#5

3544

,闻2332,

*7

3648«8

3M8.齿哂合G7-Vertical-Demod

(2-10kHz)800

Hz-2007-7-31

14:30:46MMJ7大小Machine

Note

(2OO7-1<414:94:17)电承祖：JS1512-6：780

KW

965

RPM”速机，传场比642

Z1=24

22=216

从功**

&

，154rpm

Mt=W6HZ•堪机i

小0

K：Z1・26

大恰呢Z2-216

传劫比8

31

MA691Z1•学金号，*1

产26

#2

326

«3

3544

«4

2332

*5

3544

的2332

M7

364a

幽3648Curaor

A

67

2B7

Hz

4

097

ordersod0

854gO/Ali2

4

g

rms青品资格Q03040302X0

4005006007000

100

2002007-7-31

M:30:4« OIAII

2.4

grmi»85

RPM48

TEETHHIGHPRESSURESTAGE7Fill川口乃36

TEETHLOBE32TEETHA乙A

w^x6(BULLGEAR)180

TEE1H320.400

CPM(GMFDr)(LP

PINION)47

TEETH(HP

PINION)28

TEETH320.400

CPM(GMFdr)4LO^PASS27.268

CPMLOWPRESSURESTAGE齿轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测422.655

CPM(gmflp)366.171

CPM(GMFhp)出即PASS45.771

CPM6BF2级螺杆式空压机传感器测点布置齿轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测两级螺杆式压缩机。其结构包括一个驱动大齿轮、在低压级和高压级上的两个从动齿轮、及两对用于齿轮润滑的带动油泵的传动齿轮组成。•齿轮己经磨损了的特征之一是啮合频率成分1XGMF及其谐频幅值增大,然而，啮合频率成分的幅值有时随着负荷的变化而大幅度变化。低速齿轮转速高速齿轮转速齿轮自振频率3.25X

GMF齿轮啮合频率GMF=低速齿轮齿数X低速齿轮转速=高速齿轮齿数X

高速齿轮转速齿轮磨损精品资料齿轮负荷增大轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测••当GMF幅值增加的同时，GMF周围的边频带数量也增加。这些边频带间隔是齿轮的转速频率。如图有3个峰，分别是齿轮油泵的啮合频率OPMF及其谐频2X

OPMF和3X

OPMF注意，只在2X

OPMF两侧有4个边带频率成分是存在，其间隔频率近似为2719RPM,为油泵驱动轴的转速频率。齿轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测•••当齿轮状态良好，相互啮合的两齿轮对中良好，那么，IX

GMF成分的幅值与2X

GMF和3X

GMF的幅值相比是最高的。通常在IX

GMF两侧也只有一簇边带存在，间隔为每个齿轮的转速RPM。如图，齿数为55的齿轮工作转速为1780RPM,

齿数为36的齿轮工作转速为2719RPM,

为油泵轴的工作转速。该对齿轮的啮合频率为(GMFop)

97900CPM

(55X1780RPM)

。低产齿轮转速q速齿轮转速显-黑齿轮啮合频率GMF=低速齿轮齿数X

低速齿轮转速=高速齿轮齿数X高速齿轮转速xK:XGMF]3GMF帕口口贝科3.25X

GMF处于完好状态的齿轮啮合齿轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测•而在2XOPMF周围有4个边频带存在，每个边频带都是以油泵的转速频率

2719RPM相间隔，又由于1X0PMF幅值和3XOPMF的幅值都较低，结论,油泵齿轮的对中情况可能出现了问题。•解体检查发现，由磨损痕迹可清楚看出，油泵的负荷只是由每个齿轮全部齿宽的25%到30%传递的。检修修正了齿轮的对中情况，从而大大增加了油泵的工作寿命。频谱比较和包络报警齿轮故障分析举例BPDM普迪美状态监测•在就近的另一台相同结构的压缩机上、相同位置处测量的频谱图进行比较，可见其2XOPMF

(59565

CPM)

的幅值是相当低的。齿轮故障分析举例精品资料BPDM普迪美状态监测•在齿轮磨损初期，通过啮合频率的3X可检测得到齿轮的磨损问题，不仅3XGMF幅值的显著增加，同时它周围的边频带的幅值也大幅度增加，在接卜去的检测中，3XGMF周围边频带数量越来越多。•如果有一个以上的齿轮对出现磨损问题，那么在啮合频率两侧就会有边频带出现，是每个已经磨损齿轮的工作转速。例如，在高压级齿数为32和齿数为48的配对齿轮出现磨损问题，那么在高压级两啮合齿轮的啮合频率为366171

CPM

(GMFhp)及其谐频的两侧就会出现具有32个齿的11443RPM的边频带和具有48个齿的7629

RPM的边频带。皮带传动问题精品资料BPDM普迪美状态监测影响皮带传动机器振动的最主要的三个因素:皮带轮的对中；皮带轮同心度；皮带轮结构和接触方法。检测皮带轮振动时注意事项1.

最好按图所示的方向测量皮带轮径向方的振动。检测皮带轮振动时注意事项精品资料BPDM普迪美状态监测

可调整的V-皮带轮由广调整不当会引起过大的振动，造成皮带和皮带轮过早损坏。由于两皮带轮间不能相互间保持平行，在工作中，皮带轮每转一圈，皮带一会在皮带轮上部，一会在皮带轮下部，导致皮带张力不断变化，引起较大的皮带振动，加速皮带和皮带轮的磨损。另一个引起振动的重要因素是皮带轮偏心。大多数用于一般皮带 传动的皮带轮，与其它部件相比，都存在一定程度的偏心问题， 结果引起较大的振动，引起皮带在每转中长度和张力的变化。V型皮带传动装置常被认为是振动问题的原因（？），事实上，皮带的振动只是因为如不平衡、不对中、机械松动等其它故障的响应。当存在这些故障时，它们在皮带上引起大的振动，而皮带装置本身并不是故障的根源。RADIAL

IN

UNEWITH

BEUS皮带转速频率的计算公式:皮带转速频率=3.14x皮带轮RPMx皮带轮节圆直径皮带长度BPDM普迪美状态监测1.皮带松动/磨损或不匹配问题皮带磨损问题振动特征：频谱图中出现皮带振动频率的3、4次谐频,通常2X

皮带振动频率占主导。此外，皮带磨损有时会抬高亚同步频率范围内的基线振动值。如果皮带转速频率的某谐频比较靠近驱动轮转频或被驱动轮转频时，可能会引起振动的不稳定。精品XLINMaaXL人3aL

3NOWHYHAON3ACL111_皮带松动/磨