齿轮及齿轮箱诊断2005.10.ppt

BMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 齿轮及齿轮箱诊断DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 一、齿轮及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，振动信号为各轴 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：  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  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  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DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 二、多种多样的信号处理方法2.1 时域诊断峰值指标脉冲指标峭度KURT-3( )vt - v 4s1 nSt~CREST vpeakvRMSvpeakvrDateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 2.2、同周期相加平均• 时域信号由于相位不同，不同时刻的信号是不能作平 均的。

• 如果保证起始相位相同，采样频率和采样点数相同， 转速稳定，是可以作平均的 • 随着平均次数的增加，所在轴的转频及其倍频，啮合 频率及其倍频被保留，其它轴的信号和噪声被消除， 从而获得与被测齿轮有关的信号 • 如果转速不稳，采用锁相技术进行平均 • 从时域平均信号中可以辅助判断一些故障（双轴） • 时域平均信号不能用来诊断滚动轴承的故障DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 2.3、频谱分析• 频谱分析是诊断 齿轮箱的最常用 的最有效方法 • 推荐采用加汉宁 窗的幅值谱或功 率谱 • 比较和趋势分析DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 2.4、倒频谱分析• 倒频谱用来诊断调制信号但同解调分 析相比，准确性较差2.5、细化谱分析• 细化谱用来诊断调制信号。

但幅值和相 位信息误差较大DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 2.6、传递函数• 传递函数分析的目的是研究系统的固有频率，通过力 和响应，研究两者随频率变化的比例来估计系统的固 有频率 • 相干分析适用来检验传递函数测试结果的可靠性相干函数分析100797.65Hz468.75Hz860.35Hz传递函数分析DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 三、齿轮及齿轮箱的诊断技术3.1、 调制 幅值调制 频率调制（相位调制） 调频调幅DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 tAtA调 幅调 频DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 3.2、减速箱的四种调制现象•齿轮啮合频率调制现象 •齿轮箱固有频率调制现象 •齿轮固有频率调制现象 •滚动轴承外环固有频率调制现象DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 3.3、不同调制现象的分析方法• 齿轮啮合频率的调制分析方法采用频谱和解调谱相结合的双谱分析法频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅解调谱分析：调制频率，确定故障轴辅助方法： 时域波形，啮合频率幅值的趋势分析，提高诊断准确度 。

DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 • 齿轮固有频率调制分析方法 采用解调谱、细化谱、频谱相结合的三谱分析法频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅解调谱、细化谱分析：调制频率，确定故障轴难点：齿轮的固有频率不知道（事先可以测出或计算出齿轮 的固有频率） 注意： 一般固有频率被激起，频率成份少，只有极少的谱峰DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 • 齿轮箱体固有频率调制分析方法采用时域波形分析、频谱分析、解调谱分析、趋势分 析相结合的时频分析法时域波形：周期性的冲击信号，一个大的冲击信号有多 个小的冲击信号构成频域：以箱体、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趋势：振动能量较正常工况下有较大幅度提高。

DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 • 轴承外环固有频率调制分析方法采用频谱、解调谱、细化谱三谱分析法频域：主要依靠轴承外环的固有频率和轴承部件 的通过频率来分析难点：振动能量低，往往被其它振动信号覆盖DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 3.4、齿轮箱频率特点• 轴频及其高次谐波； • 齿轮啮合频率及其高次谐波； • 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； • 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； • 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； • 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； • 隐含成份和交叉成份。

DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 四、齿轮箱故障的主要形式• 1、齿形误差 • 2、齿形均匀磨损 • 3、轴不对中 • 4、断齿 • 5、箱体共振 • 6、轴轻度弯曲 • 7、轴严重弯曲 • 8、轴不平衡 • 9、轴向窜动 • 10、轴承疲劳剥落和点蚀DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 4.1、齿形误差的主要特征•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； •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； •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； •振动能量（有效值和峭度）有一定程度 的增大。

DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 1f02f0 3f01GMF2GMF齿形误差引起的特征频谱fADateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 4.2、齿轮均匀磨损• 齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大； • 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1GMF 2GMF3GMFfADateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 4.3、轴不对中• 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； • 调制频率的2倍频幅值最大； • 齿轮啮合频率及其谐波幅值增大； • 振动能量（有效值和峭度）有一定程度的增大。

DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 注意用速度频谱或位移频谱DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 4.4、箱体共振薄板结构 • 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DateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司 产品部 1f01fg2f01GMF2GMF2fgDateBMA INSTRUMENT 振动监测技术西马力检测仪器公司。