泰兴减速机

泰兴减速机:减速器故障诊断

发布时间:2019-06-12 08:45:00 点击:

    泰兴减速机2019年6月12日讯  齿轮箱是用来改变转速和传递动力的常用机械设备,由于齿轮箱本身工作环境恶劣,故容易受到损害和出现故障;而其中的零部件如齿轮、轴、轴承等加工工艺复杂,装配精度要求高,又常常在高速度、重载荷下连续工作,故障率较高,是诱发机器故障的重要原因。因此对齿轮箱进行诊断是自故障诊断技术问世以来一直受到人们普遍重视的课题之一。同时,随着预测技术的发展,对设备故障预测以及剩余寿命的预测也逐渐引起重视。


    减速器主要故障



    齿轮类故障

    齿的断裂


    齿面磨损或划痕

    1)粘着磨损

    2)磨粒磨损与划痕

    3)腐蚀磨损

    4)烧伤

    5)齿面胶合

    齿面疲劳(点蚀、剥落)


    齿面塑性变形


    轴承故障

    磨损


    塑性变形


    腐蚀


    断裂


    胶合


    保持架损坏


    疲劳剥落


    漏油

    主动、从动轴头的密封处漏油,尤其是主动轴密封圈处漏油较为严重


    减速器合箱面处漏油


    减速器油窗、放油孔处漏油


    减速器箱体底部漏油



    下图分别为齿根部的应力集中与齿面点蚀示意图。

          

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    故障诊断主要方法


    目前,减速器故障诊断方法包括基于振动信号的故障诊断,基于油液分析的故障诊断等,基于振动信号的故障分析相对应用更为广泛与成熟,振动诊断的实质是对采集的动态信号在三维图上的时域、幅域和频域进行分析和随机数据处理,从而找出故障的原因和部位。


    频谱分析

    频谱分析是对动态信号在频率域内进行分析;分析的结果是以频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线,可得到各种幅值以频率为变量的频谱函数。


    可达到目的:

    1)求得动态信号中的各个频率分布范围;

    2)求出动态信号各个频率成分的幅值分布和能量分布,从而得到主要幅度和能量分布的频率值,为结构分析和设计提供依据;

    3)通过对测试波形的分析,求得频率成分和它们的幅值,来校正测试波形;

    4)由频谱分析所提供的频率值、幅值、相位角和各种谱密度,为研究动力过程的传递和衰减机理,求得被测结构的传递函数、振型和结构动力反应的各种模态参数,为解决消振、幅振等问题提供条件。


    时域分析

    振动时域波形是一条时间历程的波动曲线。根据测量所用传感器类型的不同,曲线的幅值可代表位移、速度或加速度。


    示性指标(特征量)

    1)振动幅值,包括峰值、有效值和平均值等,其中峰值又分为零峰值和峰—峰值;

    2)振动周期与频率,不同的故障源通常会产生不同频率的机械振动;

    3)相位;主要用于比较不同振动运动之间的关系,或确定一个部件相对于另一个部件的振动状况。


    时域分析是一种简单又直接的方法。


    故障的时域分析图示例

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    频域分析

    机械振动的特征频率不仅是识别故障类型的主要依据,也是识别故障部位的重要信息。


    主要分析方法:

    1)功率谱分析是现场诊断中应用较多的一种频谱分析方法,在理论和使用上都比较成熟,对齿轮大面积磨损、点蚀等故障的诊断效果很好,而对局部故障敏感性较差;

    2)细化谱分析可以提高频率分辨率,常常作为功率谱辅助分析手段;

    3)倒谱分析对识别齿轮故障的边频结构很有效,而且对于齿轮信号的传递路径不敏感。


    小波分析

    在振动信号分析中,小波变换属于一种多分辨率的时频分析方法。实际应用中常使用简单方便的二进离散小波变换。从多分辨率分析的角度上看,小波分解相当于一个带通滤波器和一个低通滤波器,每次分解总是把原信号分解成两个子信号,分别称为逼近信号和细节信号,每个部分还要经过一次隔点重采样。如此分解N次即可得到第N层(尺度N上)的小波分解结果。


    作为一种新的信号分析手段,在信号的特征提取方面具有传统傅立叶分析无可比拟的优越性,这主要表现在小波分析同时具有较好的时域特性和频域特性,能够聚焦到信号的任何细节;小波分析时所加的窗是面积一定,长宽可以改变的,信号的正交性分解是无冗余的,不存在能量的泄漏,能适用于处理各种类型的信号,尤其对非平稳振动信号分析显示了其卓越的性能,因此对于齿轮箱故障这样的复杂信号,小波分析是比较合适的信号处理方法。


    存在问题:

    1)小波变换分析的结果不如傅立叶变换那样直观明了,需要分析人员具有一定的小波分析理论基础进行判断。不宜于使用计算机对结果进行自动分析和处理。

    2)小波变换的核函数是不确定的。需要根据工程应用中的实际进行选择。


    典型故障特征


    典型故障:齿形误差、齿轮均匀磨损、箱体共振、轴轻度弯曲、断齿、轴不平衡、轴严重弯曲、轴向窜动、轴承疲劳剥落和点蚀

    相应故障特征


    1)齿形误差:振动能量和包络能量有一定程度的增大。


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    齿形不好时的频谱图


    2)齿轮啮合频率及其谐波的幅值明显增大,阶数越高,幅值增大的幅度越大;振动能量(包括有效值和峭度指标)有较大幅度的增加。


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    齿轮均匀磨损时的频谱图


    3)箱体共振时,在谱图上出现了箱体的固有频率成份,一般情况下共振能量很大,而其它频率成份则很小或没有出现,频谱图如下图所示。


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    4)断齿时域表现为幅值很大的冲击型振动,频率等于有断齿轴的转频。而频域上在啮合频率及其高次谐波附近出现间隔为断齿轴转频的边频带;边频带一般数量多、幅值较大、分布较宽。


    5)轴轻度弯曲时,在齿轮传动中将导致齿形误差,形成以啮合频率及其倍频为载波频率,以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制现象,如果弯曲轴上有多对齿轮啮合,则会出现多对啮合频率调制。


    6)轴严重弯曲时,时域有明显的冲击振动,以一定的时间间隔出现,冲击持续了整个周期的1/3以上,当冲击能量很大时激励起箱体的固有频率,振幅很大。


    7)时域表现为频率与有故障轴上相啮合的两对齿轮中较大的啮合频率相等,一周内有正负各一次大的尖峰冲击振动,频域中啮合频率幅值明显增大。


    8)轴有较严重的不平衡时,在齿轮传动中将导致齿形误差,形成以啮合频率及其倍频为载波频率,以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制现象,但一般谱图上边带数量少而稀。但在谱图中其有故障轴的转频成分明显加大。


    9)滚动轴承内外环及滚动体疲劳剥落和点蚀后,在其频谱中高频区外环固有频率附近出现明显的调制峰群,产生以外环固有频率为载波频率,以轴承通过频率为调制频率的固有频率调制现象。


    近年来,小波分析、模态分析、粗糙集理论、群体智能理论、生物免疫机理等理论方法在齿轮箱故障诊断中的应用,为齿轮箱等机械设备故障诊断技术的提高和完善开辟了广阔的前景。但也应看到某些新理论在齿轮箱故障诊断中的应用,仍处于研究和摸索阶段,还存在一定的不足。


    随着更多新技术、新方法的研究,故障诊断技术必将能够到达一个更高的层次,为设备的安全高效运行提供更为有力的保障。

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