齿轮故障诊断实例分析
消隙齿轮故障分析报告
消隙齿轮故障分析报告消隙齿轮故障分析报告故障描述：该齿轮系统在运行过程中出现了隙间消失的故障现象。
随着使用时间的增加，齿轮系统出现了逐渐的齿距减小现象，最终导致隙间完全消失，齿轮啮合时发生了异常的现象。
经测量，发现齿轮的齿距已经缩小了5%，导致啮合时的载荷集中于少数的齿。
同时，齿轮系统出现了明显的摩擦和磨损声音以及温升现象。
故障原因分析：经过仔细的分析和调查，我们认为该齿轮系统的隙间消失故障可能由以下原因引起：1. 磨损：长时间的运行会导致齿轮的磨损，特别是齿轮的齿形曲线（齿宽和齿高）会发生变化。
这种磨损会导致齿距的减小，从而引起隙间消失的故障。
2. 匹配精度不足：齿轮系统的啮合精度非常关键，如果齿轮加工和安装过程中的匹配精度不足，会导致齿距的不一致，进而引发隙间消失的故障。
3. 使用环境不良：恶劣的操作环境，例如高温、高湿度、大振动等，会加剧齿轮的磨损程度，增加隙间消失故障的发生概率。
4. 润滑不良：齿轮系统的润滑剂选择不当或者润滑方式不合理，会导致齿轮表面磨擦增加，磨损程度加剧。
解决方案：鉴于以上原因，我们提出了以下解决方案：1. 定期检查和维护齿轮系统，及时更换磨损严重的齿轮，恢复齿轮的正常齿距。
2. 提高齿轮加工和安装的精度，确保齿轮的匹配精度符合要求。
3. 改善齿轮系统的使用环境，降低温度、湿度和振动等不良因素的影响。
4. 选择合适的润滑剂，并采取适当的润滑方式，确保齿轮系统的充分润滑。
5. 进行定期的齿轮系统故障诊断，提前发现并解决潜在的问题。
总结：齿轮系统的隙间消失故障是一种常见的故障现象，其原因主要包括磨损、匹配精度不足、使用环境不良和润滑不良等。
为了解决这一故障，需要定期检查和维护齿轮系统，提高齿轮加工和安装的精度，改善使用环境，选择合适的润滑剂，并进行定期的故障诊断。
通过以上措施的实施，可以有效预防和解决齿轮系统的隙间消失故障，保证齿轮系统的正常运行。
基于小波-倒频谱的齿轮故障诊断方法及应用
基于小波-倒频谱的齿轮故障诊断方法及应用摘要: 利用振动信号采集到的齿轮故障信息，依据点蚀的故障机理和频谱特征，采用小波分解将信号分解在不同频带，选择故障所处频带重构信号，对故障进行诊断。
结合倒频谱方法有效地识别故障特征频率。
结果表明小波分析与倒频谱相结合是齿轮故障检测中一种有效的诊断方法。
关键词: 齿轮；故障；小波分析；倒频谱1 引言随着现代机械对齿轮传动的要求日益提高，减速器在国民经济生产中发挥越来越重要的作用，因此其故障诊断一直是学者们研究的热点。
当齿轮存在局部故障时，由于振动产生瞬态的冲击信号，啮合频率及其谐波被调制频率紧紧包围而形成密集边频带，同时由于受噪声的干扰，故障信息往往淹没于强大的噪声中。
这给诊断带来一定的困难。
采用基于傅里叶变换的传统信号处理方法，分别仅从时域或频域给出信号的统计平均结果，无法同时兼顾信号在时域和频域的全貌和局部变化特征，而这些局部化特征恰恰是故障的表征。
解调分析传统的方法包括Hilbert变换和检波解调法，它们形成包络信号进行带通滤波时都需要依靠经验来确定带通滤波器的中心频率和带宽，这在主观上给分析结果带来较大的影响。
由于小波变换具有时频局部化和多分辨特性，从根本上克服了傅里叶分析以单个变量描述信号的缺点，因此小波技术适合于处理非平稳信号[1-3]。
但是小波由于受Heisenberg测不准原理的限制，使其不可能在时域和频域都有很高的分辨率，使得单单采用小波技术对诊断密集边频带准确性和可靠性有一定的局限。
基于小波-倒频谱分析的方法则利用小波多分辨特性，消除背景噪声检测微弱的故障信号，结合倒频谱技术可以分离和提取出密集边频中的故障特征成分，因此是齿轮故障检测中一种有效的诊断方法。
2 小波-倒频谱方法原理2.1 小波技术分解原理如果函数满足以下容许条件：3 齿轮故障诊断的实例应用图1 . db5小波5层分解图（a）为点蚀小波五层分解图（b）为正常信号小波五层分解图从图1中我们发现，正常信号的细节信号有一定的周期性，而点蚀故障信号由于其突变的冲击脉冲作用存在着一定的周期性，导致了其与原有的周期发生耦合作用，而减弱了原有周期性。
齿轮的故障诊断(推荐)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------齿轮的故障诊断(推荐）齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。
据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的 10.3%。
齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。
在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达 60%以上。
齿轮本身的常见故障形式有以下几种。
1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。
断齿有三种情况：①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。
裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。
②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。
1 / 18③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。
偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。
局部断齿总是发生在轮齿的端部。
2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。
在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。
裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。
齿轮箱故障诊断实例分析
Ｉ １ － Ｉ ２
Ｉ ３ ． Ｉ ４ Ｌ １ ． Ｌ ２
０ ． ５ ３｝ Ｉ Ｚ
０ ． １ ５ Ｈｚ ０ ． ０ ４ Ｈ Ｚ
３ Ｏ
Ｏ ． Ｏ １
０ ． Ｏ ２ ０ ． Ｏ ３ ０ ０ ４ ０ ． ０ ４
０． ４ ０
３ ． ３
３ ． ２ ３ ． １ ３ ． ０ ３ ． １
２
Ｖ Ｇ２ ０ ２ 一 Ｖ Ｖ Ｇ３ ０ １ 一 Ｈ
Ｉ １
３ｌ ２
ＶＧ３ ０ ２ 一 Ｖ ＶＧ ４ ０ １ 一 Ｈ
置频宽为 ４ ０ ０ ， 采样频率 １ ０ ２ ４ ； 设置谱线数 １ ６ ０ ０ ； 灵
敏 度为 ５ ０ ０ ｍ Ｖ ／ Ｅ Ｕ 。
表 ２ 轴 承 型 号
ｍｏ ｔ
ｌ
因
Ｌ１
｛
…
Ｉ
分别对测得的振动值做记 录 ， 如表 ９ 所示 ， 包括 不 同转 速 下 的速 度 和 加 速 度 振 动 的 有 效 值 和 峭 度
— ｌ 嘲 院 Ｉ 翻 ｌ
对其的关注 ， 进而分析其振动信号 。
表 ９ 振 动 值 记 录表
设备 名 测点 电机转 速 位置
， ｒ ｐ ｍ
ＶＧ １ Ｏ１ 一Ｈ
图 ２ 齿轮箱 结构 示意图
速度信号 速度信号 加速度 加速度
Ｒ Ｍ Ｓ ／ （ ｍ ｍ ／ ｓ ）
３ ３Ｏ． ４
Ｉ ４
２ ８ ３
Ｖ Ｇ６ ０ １ 一 Ｈ Ｖ Ｃ６ ０ ２ Ｖ
－
Ｌ１
２ ８ ３
齿轮常见故障类型及诊断方法
的应力集中， 交变载荷易使根部产生裂纹最终导致 断裂 ， 裂纹的扩展可以是沿横向的， 也可以是沿斜线 向上 的… 。因此 ， 裂 形 式 可 能是 齿 根 ， 可 能 是 断 也
齿顶 部分 ， 如图 １ 示 。 所
图 ２ 齿 的磨 损 与点 蚀
４ 实例分析
图 ５为齿轮箱实测频谱图， ５ 为修理前的频 图 ａ 谱， 可以看 出， 在各阶啮合频率 附近均有明显的边
带， 且总 的振动 量级 均较 高 ； ５ 图 ｂ是修理后 的结 果 ，
部放大， 用来判断或读出故障的特征信息 。
细化谱边频诊断故障一般从 ２方 面着手 ： １ （）
利用 边带 的对 称性 ， 出 ±ｎ （ 找 ｎ＝１ ２ … ） ， ， 的频
率关 系 ， 确定 是否 成 为一 组 边带 ， 如果 是 边 带 ， 可 则
知道啮合频率 和调制信号频率 ； ２ 比较 各次 （）
测量中边带幅值变化 的趋 势。由此 ２点 ， 就可判断
故 障 的类 型 和故 障发 展 的程 度 。
磨损的因索 ， 故齿轮磨损后齿的几何形状 、 厚度均产
１ 常见故 障类型 和失效 比例
１ 齿的断裂 ， ） 故障比例为 ４ ％ ； １ ２ 齿 面疲 劳 （ ） 点蚀 、 落等 ） 失效 比例 为 ３％ ； 剥 ， １
３ 齿 面划 痕 ， 效 比例 为 １％ ； ） 失 ０ ４ 齿 面磨 损 ， 效 比例 为 １％ ； ） 失 ０
中图 分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ３
在齿 轮箱 的诊 断 中 ， 几乎 涉 及 了旋转 机 械 中 大
疲 劳 和 过 负荷 断 裂从 本 质上 说 是 由 于设 计 、 制 造 、 配不 良而 引 起 的轴 系 共振 、 的弯 曲 、 装 轴 系统 速 度 的急 剧 变化 、 不平 衡载 荷等原 因造成 的 。
齿轮主要振动故障特征及实测频谱案例
齿轮主要振动故障特征及实测频谱案例一、齿轮故障的频谱特征1、齿的磨损、过载齿轮的均匀性磨损、齿轮载荷过大等原因引起的故障，都会在轮齿之间产生很高的冲击力，此时会产生以啮合频率的谐波频率为载波的频率，其中啮合频率的幅值相对正常状态将明显增大，但在啮合频率及其谐波周围不产生边频带。
随着齿轮磨损劣化，啮合频率及谐波幅值会继续增长。
2、断齿、齿面剥落等属于齿轮集中缺陷的局部性故障，在齿轮运行至缺陷部位时，会激发瞬时的冲击，产生一个高幅值的波峰。
此时，啮合频率将受到旋转频率的调制，在啮合频率其及谐波两侧产生一系列的边频带，其频谱特点是边频带数量多、范围广、分布均匀且较为平坦。
随着此类缺陷的扩大，边频带在宽度范围及幅值上也会增大。
3、点蚀、胶合点蚀、胶合等分布比较均匀的缺陷，同样也将产生周期性冲击脉冲和调幅、调频现象。
但是，与断齿等局部性故障不同的是，由于点蚀、胶合都属于浅表缺陷，在齿轮啮合时不会激发瞬态冲击，因此在啮合频率及其谐波两侧分布的边频带阶数少且集中，其频谱特点是边频带数量分布范围窄、幅值起伏变化大。
二、诊断实例对某减速箱的例行巡检过程中发现，该齿轮箱存在周期约为0.5s 的振动冲击，但减速箱本身振动值没有明显变化。
该减速箱为核心设备，一旦该设备出现问题停运，整条生产线将被迫停车，造成巨大的经济损失。
鉴于现场减速箱无明显振动，通过听棒听诊及振动检测等常规方式均无法判断出振动冲击的部位及形成原因，故对该减速箱进行现场振动信号采集和诊断。
查看频谱图，明显存在第三轴和第四轴四级啮合频率(28.15Hz )，且振动能量的缓慢增加，说明磨损在缓慢增长。
随着状态恶化，振动值缓慢增长，三级与四级啮合频率幅值增长明显，同时啮合频率周围开始产生以第三轴转频(2.01Hz )为间隔的边频，而且边频带体现的特征为数量多、范围广(24~60Hz )、分布均匀且较为平坦，如下图所示。
通过时域波形图可以发现，时域信号明显存在着周期约为0。
齿轮的故障诊断
齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。
据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的10.3%。
齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。
在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达60%以上。
齿轮本身的常见故障形式有以下几种。
1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。
断齿有三种情况：①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。
裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。
②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。
③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。
偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。
局部断齿总是发生在轮齿的端部。
2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。
在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。
裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。
如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。
点蚀有两种情况：①初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。
原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。
②扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。
风电齿轮箱故障诊断实例分析
仿真 ， 毽罐 Ｉ Ｃ ＡＤ Ｉ Ｃ ＡＭＩ ＣＡ Ｅ Ｉ Ｃ ＡＰ Ｐ
风电 齿轮箱故障诊断 实例分析
肖洪 波 。 刘松 松 沈 阳鼓 风机 集 团 风 电有 限 公 司 ， 沈阳 ｌ １ ０ ８ ６ ９
摘
要： 介绍 了以齿轮箱振动 分析 为主要手段 的风 电齿轮箱 故障诊断 方法 ， 并通过齿面 接触磨 损 分析和齿 轮箱润 滑油
以某 风 电 场某 台风 电机 组 的 齿 轮 箱 故 障诊 断 为例
２ ． １ 振 动 分 析
作用 、 阵风的冲 ． 以及严寒酷暑 、 盐雾等的影 响， 致使风 介绍 风 电齿 轮箱 的 故 障诊 断方 法 、
风 电机绀 的常 见故 障 类 型包 括 电 气 系统 故 障 、传 感
器 和 叶 片／ 变桨 装置 故 障 、 齿轮 箱 故障 等 。据 统 计 ， 我 国风 ２ ． １ ． １ 振 动 测点 分 布 与安装 依 据齿 轮 箱结 构 ， 现 场安 装 高速 采集测 点 的传 感 器
文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ２ － ２ ３ ３ ３ （ ２ ０ １ ４ ） 。 ４ — ０ １ ５ ２ 一 Ｏ ４
０ 引 言
位置 布 置高 速采 集振 动 传感 器 。
２ 实 例 分 析
风 力发 电机 组 多安 装 存环 境 恶劣 的 高 山 、 荒野 、 海 滩 等 风 资源 较 优地 区 ，常年经 受无 规律 的变 负荷 变 向风 力 力发 电机 组经 常 观 故 障
径
测点
项目
窀转
空转
夸转
扭矩臂轴向
有效
Ｏ１ ４ ３ ９ ２ ７ ０ ２ ３ １ 疆８ ｉ ４ ５