齿轮常见故障与诊断.ppt
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1、设备状态监测与故障诊断技术及应用,授课教师:孟波 授课班级:过04级 授课时间:1-14周,课程回顾:,往复机械故障特点及影响因素 气阀故障原因及信号特征 敲缸故障原理及信号特征 拉缸故障原理及信号特征 管网振动故障原理及信号特征,第九章 齿轮常见故障与诊断,本章重点: 1、齿轮故障形式、形成原因及振动机理 2、正常齿轮的时域与频域特征 3、齿轮均匀磨损的时域与频域特征 4、齿轮偏心的时域与频域特征 5、齿轮不同轴的时域与频域特征 6、齿轮局部异常的时域与频域特征 7、齿距误差的时域与频域特征 8、不平衡齿轮的时域与频域特征,故障齿轮,一、齿轮故障的常见形式与原因 齿轮故障的常见形式: (1)
2、齿面磨损 (2)齿面胶合和擦伤 (3)齿面接触疲劳 (4)弯曲疲劳与断齿,第九章 齿轮常见故障与诊断,第九章 齿轮常见故障与诊断,主要原因: (1) 制造误差:偏心、齿距偏差和齿形误差等。,偏心:齿轮(一般为旋转体)的几何中心和旋转中心不重合,如左图中的小轮。,齿距偏差:齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差,如左图中的大齿轮。,齿形误差:渐开线齿廓有误差,如右图所示。,(2)装配不良:工作状态劣化。 图(a):齿轮轴不平行时,会在齿宽方向只有一端接触,或者出现齿轮的直线性偏差等,使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀,不能平稳地传递动扭矩, 图(b):齿的局部承受过大的载荷,有可能造成断齿。,第九章
3、 齿轮常见故障与诊断,第九章 齿轮常见故障与诊断,(3)润滑不良: 对于高速重载齿轮,润滑不良会导致齿面局部过热,造成色变、胶合等故障。 导致润滑不良的原因是多方面的,如:油路堵塞、喷油孔堵塞,润滑油中进水、润滑油变质、油温过高等都会造成齿面润滑不良。,第九章 齿轮常见故障与诊断,(4)超载 对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置(例如矿石破碎机、采掘机等),经常会出现过载现象,如果没有适当的保护措施,就会造成轮齿过载断裂,或者长期过载导致大量轮齿根部疲劳裂纹、断裂。 (5)操作失误 操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等,都会造成齿轮损伤、损坏。,二、齿轮的振动机理 1、齿轮的力学模型分析 齿轮具
4、有一定的质量,轮齿可看作是弹簧,所以若以一对齿轮作为研究对象,则该齿轮副可以看作一个振动系统。,第九章 齿轮常见故障与诊断,齿轮的振动主要是由k(t)的这种周期变化引起的。 k(t) 为周期性的变量:一是随着啮合点位置而变化,二是参加啮合的齿数在变化。,第九章 齿轮常见故障与诊断,式中:n1、n2主、从动轮转速,Z1、Z2主、从动轮的齿数。,啮合频率fc:,从一个齿轮开始啮合到下一个齿轮进入啮合,齿轮的啮合刚度就变化一次,由此可以计算出齿轮的啮合周期及频率。 齿轮啮合刚度的变化频率称为啮合频率。,2、幅值调制与频率调制 齿轮振动信号的调制现象中包含有很多故障信息,从频域上看,信号调制的结果是使
5、齿轮啮合频率周围出现边频带成分。 信号调制可分为两种:幅值调制和频率调制。,第九章 齿轮常见故障与诊断,(1)幅值调制 幅值调制是由于齿面载荷波动对振动幅值的影响而造成的。幅值调制从数学上看,相当于两个信号在时域上相乘;而在频域上,相当于两个信号的卷积。 载波信号频率相对来说较高;调制信号频率相对于载波频率来说较低。在齿轮信号中,啮合频率成分通常是载波成分,齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。,第九章 齿轮常见故障与诊断,第九章 齿轮常见故障与诊断,一组频率间隔较大的脉冲函数和一组频率间隔较小的脉冲函数的卷积,在频谱上就形成若干组围绕啮合频率及其倍频成分两侧的边频族。,(2)频率调制 齿轮载荷
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