齒輪故障診斷技術的應用

簡述了齒輪故障診斷的原理，并通過冷軋廠開卷機齒輪故障的診斷實例，闡述了齒輪故障診斷的方法，并進一步說明了齒輪故障診斷技術在現場中的應用。
　　齒輪的運行情況直接影響整個機器或機組的作，因此，齒輪是現場監測和診斷的主要對象。對齒輪故障診斷的經典方法是振動頻譜分析，它以傳統的振動理論為依據，利用診斷儀器對其振動的數據和波形進行采集，然后進行分析診斷，找出其故障的原因和所在的部位。本文從齒輪故障診斷的原理手，通過對冷軋廠開卷機大齒輪箱的異常振動進行振動分析及故障診斷來介紹齒輪故障診斷技術在場的應用。
　　一、齒輪故障診斷原理
　　一對齒輪副可以看作是一個振動系統，按照傅里葉變換的原理，可將齒輪的振動信號分解為若干個諧波分量之和。當齒輪發生故障后，齒輪的嚙合剛度降低，從而產生強烈的振動，測得的振動信號畸變加劇，在頻譜圖上，嚙合頻率處的譜值會顯著增大，而故障齒輪的振動信號往往表現為回轉頻率對嚙合頻及其倍頻的調制，調制頻率即齒輪軸的回轉頻率。在頻譜圖上形成以嚙合頻率為中心，2個等間隔分布的邊頻帶。所以，采用頻譜分析方法能有效地找出齒輪的各種故障。
　　二、現場監測與故障診斷

　　2.1　冷軋廠開卷機設備簡圖及主要技術參數冷軋廠開卷機設備的簡圖見圖1，其主要技術參數:電動機轉速為1 280 r/min;齒輪均為斜齒輪;聯軸器為齒式聯軸器。圖中的②一⑥點軸承均為心滾子軸承。
　　2.2　測試參數及測點布置
　　測試參數為速度、加速度，測點布置如圖1的①一⑥所示。
　　2.3　故障分析
　　2004年以來，開卷機的振動增大，為此進行振動測試，共測試了②，③，④，⑤共4個測點，其中③測點的水平方向速度振值顯著，加速度振值達107. 30 m/s，已是標準值的3倍多(標準值為30m/s ) ，峭度指標為20. 2，這預示齒輪箱在測點③附近存在故障。在測點③水平方向的時域波形圖(圖2)中清晰地顯示出每轉一周都出現一個脈沖信號，脈沖間隔為134 ms，頻率值7.5 Hz。這恰與大齒輪箱高速軸(小齒輪所在軸)轉速頻率一致。測點③水平方向頻譜圖(圖3)上，由于故障信號的影響調制出大量的邊頻，譜線密集難以辨認，故取80一200 Hz頻段細化處理(圖4)。為了進一步驗證結論，又進行了該點的倒頻譜分析(圖5)，從倒頻譜圖上更清楚地看到主要的頻率成分，其倒頻率為134 ms(即7. 5 Hz)，正好對應大齒輪箱高速軸的轉速頻率。

　　2.4　診斷結論
　　根據齒輪故障診斷的原理，哪一對齒輪的嚙率所對應的峰值較高，就說明哪一對齒輪出現了故障。邊頻帶的間隔等于哪一根軸的旋轉頻率，就說哪一根軸上的齒輪出現了故障。經過上述分析，初判定開卷機大齒輪箱的小齒輪存在著故障。|