齒輪減速機(jī)故障診斷分析
一、概述
目前,用于傳遞(transmission)動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)(organization)中,的應(yīng)用非常廣泛,減速機(jī)是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置,隨著現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備(組成:驅(qū)動(dòng)裝置、變速裝置等)的不斷大型化,復(fù)雜化,其工作和結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜。經(jīng)常性引發(fā)設(shè)備故障(fault),在線對(duì)減速機(jī)的工況監(jiān)測(cè)(Food Monitor)與故障診斷技術(shù)運(yùn)用也就顯得更加重要。關(guān)于故障診斷分析方法和測(cè)試手段,國內(nèi)外學(xué)者做了一些定性研究和典型案例(àn lì)分析。在此運(yùn)用故障診斷分析技術(shù)對(duì)一臺(tái)二次圓筒混合機(jī)的三級(jí)齒輪(Gear)減速機(jī)噪聲超標(biāo)的原因進(jìn)行分析,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù),分析出減速機(jī)齒輪存在缺陷的主要影響(influence)因素,提前預(yù)測(cè)(predict)設(shè)備隱患,由此提出相應(yīng)的解決辦法。
二、減速機(jī)特征頻率(frequency)分析(Analyse)
減速機(jī)特征頻率主要包括軸頻,齒輪(Gear)的"嚙合(niè hé) "頻率,軸承的內(nèi)外圈,滾動(dòng)體、保持架的頻率,它們與諧頻,邊頻相結(jié)合,成為對(duì)減速機(jī)故障判定的依據(jù)。造成齒輪振動(dòng)故障的主要原因如下
齒輪(Gear)制造和安裝誤差引起的故障。齒輪在制造過程中存在誤差或由于裝配過程中產(chǎn)生的誤差,降低(reduce)了齒輪的"嚙合(niè hé) "精度,導(dǎo)致齒輪的振動(dòng)和噪聲增大,增大了齒輪的故障率,在頻譜圖上表現(xiàn)為嚙合頻率及其各次諧波幅值的變化。
齒輪自身固有運(yùn)動(dòng)引起的故障(fault),齒輪在嚙合過程中,齒與齒連續(xù)沖擊使齒輪產(chǎn)生受迫振動(dòng),產(chǎn)生噪聲,在頻譜圖上表現(xiàn)為齒輪的嚙合頻率(frequency)。
齒輪表面損傷故障,齒面磨損,齒輪由于齒面剝落,拉傷等缺陷發(fā)展到一定程度時(shí),齒輪每轉(zhuǎn) , 圈就會(huì)相互撞擊1 次,產(chǎn)生明顯的沖擊現(xiàn)象.每一次撞擊相當(dāng)于1 個(gè)脈沖激勵(lì),脈沖響應(yīng)函數(shù)為齒輪固有的衰減(attenuation)振動(dòng),從而構(gòu)成了周期性較高頻率的沖擊振動(dòng)信號(hào),循環(huán)周期就是軸的旋轉(zhuǎn)周期,衰減振動(dòng)頻率就是齒輪的固有頻率。齒面點(diǎn)蝕,崩齒,齒輪在嚙合過程中,尤其是因?yàn)辇X輪磨損,齒隙增大時(shí)都會(huì)產(chǎn)生嚙合振動(dòng),振動(dòng)頻率為齒輪嚙合頻率。例如某點(diǎn)出現(xiàn)缺陷,如點(diǎn)蝕,崩齒’時(shí),齒輪嚙合過程中產(chǎn)生短期的,加載,卸載,效應(yīng),產(chǎn)生幅值調(diào)整和頻率調(diào)整信號(hào),其在頻域上表現(xiàn)為以嚙合頻率為中心,以軸的旋轉(zhuǎn)頻率為間距組譜線,即邊頻帶。
軸彎曲,旋轉(zhuǎn)軸當(dāng)出現(xiàn)重度彎曲時(shí),時(shí)域中通常會(huì)明顯地出現(xiàn)以一定時(shí)間為間隔的沖擊振動(dòng),邊帶數(shù)量多且密集。齒輪減速機(jī)我國廣泛運(yùn)用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機(jī)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。
維護(hù)與維護(hù)修理
齒輪動(dòng)不平衡,具有不平衡質(zhì)量,或者偏心的齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中造成齒輪副的不穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動(dòng))運(yùn)行,在該不平衡力矩的激勵(lì)下,產(chǎn)生以調(diào)頻為主,調(diào)幅為輔的振動(dòng),將在"嚙合(niè hé) "頻率及其諧波兩側(cè)產(chǎn)生邊頻帶,受不平衡力的激勵(lì),齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波的能量也有相應(yīng)的增加。
齒輪箱內(nèi)部松動(dòng),在轉(zhuǎn)速較低的升速與降速過程中會(huì)出現(xiàn)突然隨機(jī)劇烈聲響,在時(shí)域圖上表現(xiàn)為突然大幅度斷續(xù)上升,具有較大的隨機(jī)性,齒輪齒根出現(xiàn)裂紋,時(shí)域表現(xiàn)為以齒輪旋轉(zhuǎn)頻率(frequency)為頻率的沖擊脈沖散其頻域特征是以旋轉(zhuǎn)頻率處出現(xiàn)諧波。
三、應(yīng)用實(shí)例
二次圓筒混合機(jī)的減速機(jī)在運(yùn)行點(diǎn)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)噪聲較大,隨之用測(cè)振儀測(cè)量一段軸的垂直振動(dòng)值為 7.95mm/s,發(fā)現(xiàn)減速機(jī)存在較大隱患,需要及時(shí)在線做出診斷(diagnosis)和制定處理方案。
兩齒輪(Gear)嚙合時(shí)產(chǎn)生了振動(dòng),該振動(dòng)頻率(frequency)稱為嚙合頻率!嚙合頻率及其他一些高頻成分兩側(cè)是由于故障調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的邊頻帶。齒輪減速機(jī)我國廣泛運(yùn)用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機(jī)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。經(jīng)計(jì)算,該減速機(jī)(Retarder)的軸和齒輪嚙合的特征頻率見表。
利用振通932 雙通道振動(dòng)信號(hào)分析儀及振通MCM3.0設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷軟件進(jìn)行測(cè)量,分析。首先,從減速機(jī)(Retarder)的加速度頻譜圖發(fā)現(xiàn)。除齒輪轉(zhuǎn)頻之外還有 。個(gè)比較明顯的頻率375.2H2,近減速機(jī)一級(jí)嚙合頻率,且該處邊頻的頻率間隔為 3.5H2.z1與z2嚙合頻率符合測(cè)量頻率.說明第一級(jí)齒輪與第二級(jí)齒輪嚙合存在問題(Emerson).
其次,由于軸彎曲和齒輪本身存在的缺陷和故障均可產(chǎn)生調(diào)制現(xiàn)象,調(diào)制的載波頻率有三種嚙合頻率及其高次諧波,齒輪諧振頻率,箱體諧振頻率。齒輪減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備,把電動(dòng)機(jī)普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果,大小齒輪的齒數(shù)之比,就是傳動(dòng)比。隨著減速機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展,越來越多的企業(yè)運(yùn)用到了減速機(jī)。不同激勵(lì)(Excitation)能量有不同的調(diào)制振動(dòng),故障較輕,如輕微的軸曲或面積小,數(shù)量少的齒面點(diǎn)蝕,嚙合頻率為載頻,軸頻為調(diào)制頻率,故障較嚴(yán)重,激振能量較大時(shí),齒輪本身的諧振頻率。