风电齿轮箱故障诊断实例分析.pdf
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
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断1. 引言1.1 背景介绍齿轮箱是风力发电机组中的重要组成部分，承担着转动力传递和速度变换的功能。
由于长期运行和恶劣环境条件的影响，齿轮箱容易出现各种故障，影响发电机组的正常运行和发电效率。
及时准确地诊断齿轮箱故障尤为重要。
随着风力发电技术的飞速发展，齿轮箱故障诊断技术也在不断创新和完善。
通过对齿轮箱故障进行精确诊断，可以有效提高风力发电机组的运行可靠性和安全性，降低运维成本，延长设备寿命，最大限度地实现风能资源的利用。
本文旨在对风力发电机组齿轮箱故障诊断方法进行概述，探讨常见的齿轮箱故障特征，介绍故障诊断技术和原理，分析振动信号分析方法和温度监测技术的应用，并总结齿轮箱故障诊断的重要性和未来发展趋势。
希望通过本文的研究，为风力发电行业的技术进步和发展贡献一份力量。
1.2 研究目的研究目的：本文旨在探讨风力发电机组齿轮箱故障诊断的方法与技术，提供有效的故障诊断方案，为风力发电行业提供更加可靠、高效的运维保障。
通过对常见齿轮箱故障特征、故障诊断技术及原理、振动信号分析方法、温度监测技术等方面进行综合分析与研究，旨在提高齿轮箱故障的预警能力，减少故障带来的损失和影响，保障风力发电机组的安全稳定运行。
本研究还将探讨齿轮箱故障诊断的重要性，展望未来发展趋势，为该领域的深入研究和技术创新提供参考和借鉴。
通过本文的研究成果，期望能够为风力发电行业提供更加科学、可靠的齿轮箱故障诊断解决方案，推动行业的持续发展与进步。
1.3 研究意义风力发电机组在风能资源利用中起到至关重要的作用。
齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，其故障诊断对于发电机组的正常运行至关重要。
研究齿轮箱故障诊断技术可以帮助提前发现和解决齿轮箱的故障问题，保障风力发电机组的运行稳定性和有效性。
齿轮箱故障诊断的研究意义主要体现在以下几个方面：在风力发电行业中，齿轮箱故障是一种常见的故障类型，及时准确地诊断齿轮箱故障可以有效降低故障率，延长齿轮箱的使用寿命，减少维修成本，提高发电效率；齿轮箱故障一旦发生，可能会导致整个风力发电机组的停机维修，给发电厂和电网带来损失，影响电力供应的稳定性，因此研究齿轮箱故障诊断技术对于保障电力供应的可靠性具有重要意义；齿轮箱故障诊断技术的研究也可以促进风力发电行业技术的进步和发展，推动我国清洁能源产业的发展。
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍 二、常见一般故障的处理 三、常见齿轮箱大修故障分析 四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍
（一）、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其 主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使 其得到相应的转速。使齿轮箱的增速来达到发电机发电的要求。 （二）、认识齿轮箱从铭牌开始
2、由温控阀控制大小循环。 从图中可以看出它有此齿轮箱只有 一个双速电机控制齿轮油冷却循环系统 ，在Vestas600kW Hansen与Valmet的 齿轮箱上在三轴轴端装配了一个与三轴 同步的齿轮油泵，当风力机启动并网后 齿轮油泵达到额定转速开始工作。在温 控阀的作用下齿轮油循环，当油温达到 45度时温控阀慢慢开启，冷却电机在低 带状态下运行，此时大小循环同时存在 。当油温达到55度时，大循环开启，冷 却电机在高速下运行。此时齿轮油的压 力在压力阀的控制下运行在 0.5bar(+_0.2bar)的范围内，保证有一 定的压力向齿轮啮合面与轴承喷射齿轮 油。当温度下降时，冷却电机先向低速 降速，同时温控阀也在向小循环过渡。 当风力机停机后齿轮油循环停止。这样 的系统非常智能化，比较节能。
每一台齿轮箱都会有一 个铭牌，铭牌就是它的 身份。 从右下图可以看出它的生 产厂家、生产地、传动比、 出厂序列号、型号、功率、 输入输出转速、齿轮油粘 度指标、齿轮油质量、齿 轮箱重量 右上图是齿轮箱选用的油 类型，加油量、加油时间
（三）、几种常见的风力机齿轮箱内部结构
一级行星两级平行轴斜齿，齿轮 箱分两个部分，行星齿箱部分与 斜齿箱部分。箱体特点：体积小 ，传递功率大，运行平稳，加工 困难。这样的齿轮箱有 Vestas600kW Hansen箱体， NegMicon750kW Flender箱体。
某风电场风电机组齿轮箱高速轴齿轮故障诊断案例
某风电场风电机组齿轮箱高速轴齿轮损伤诊断案例张波（中能电力科技开发有限公司）摘要：及时预测并诊断了一起风电机组齿轮箱高速轴齿轮损伤故障。
风电机组振动状态在线监测系统能够对设备的故障可以进行报警以及预测，有效评估机组机械传动部分运行状态，避免缺陷的扩大化，对设备的维护检修工作具有重要意义。
关键词：风电机组；振动监测；故障诊断1 概述中能电力科技开发有限公司于2010年9月在某风电场QL.I.5-8#机组（机型华锐SL82-1500）安装了风电机组振动在线监测系统ZNW1000。
2012年3月14日依据系统监测数据出具《某风电场风电机组振动分析报告》，报告分析指出齿轮箱高速轴齿轮存在轮齿损伤，建议加强该机组的日常维护，必要时对齿轮箱高速轴齿轮部分进行内窥镜检查。
2012年5月该风电场对QL.I.5-8#号风力发电机组进行了检修，发现该机组齿轮箱高速轴齿轮存在严重的齿轮损伤现象，发生断齿现象。
2 诊断过程2.1 齿轮箱、发电机参数信息：齿轮箱：大连重工 PPSC129（传动比：1/104.125）发电机：大连天元 YSSF450L-4（额定转速：1800/1000～2000）2.2 振动监测测点部署华锐SL82-1500风电机组机械传动结构如图3所示，主要结构由主轴、齿轮箱、发电机三部分组成，齿轮箱传动结构为两级行星、一级平行传动。
本次在如图3所示的1-8个测点部位进行振动在线监测：8# 发电机后轴承垂直方向图1 华锐SL82-1500kW风机机械传动结构2.3 频谱分析（1）同台机组各个测点振动趋势图分析主轴方面：图2（a） QL.I.5-1#主轴前轴承垂直方向测点趋势图齿轮箱方面：图2（b） QL.I.5-8#齿轮箱高速端后轴承垂直方向测点趋势图发电机方面：图2（c） QL.I.5-8#发电机前轴承垂直方向测点趋势图趋势图分析：图2（a）主轴前轴承垂直方向测点趋势图正常；图2（b）在齿轮箱高速轴后轴垂直方向趋势图中可明显看出，在转速相同的情况下，该测点的RMS值在后期较前期有明显的增大，并有进一步增大的趋势，以上现象表明：在机组相同工况条件下，齿轮箱高速端后轴承部分的振动值在逐渐增大；图2（c）发电机前轴承垂直方向测点趋势图正常。
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断风力发电机组是一种利用风能转换成电能的设备，其核心部件之一就是齿轮箱。
齿轮箱作为风力发电机组的动力传动部分，承载着巨大的负荷，长期运行在恶劣的环境条件下，因此容易出现各种故障。
及时准确地诊断齿轮箱故障，对于保障发电机组的安全稳定运行至关重要。
本文将从齿轮箱的结构特点、常见故障及诊断方法等方面对风力发电机组齿轮箱故障诊断进行详细介绍。
一、风力发电机组齿轮箱的结构特点风力发电机组齿轮箱一般由多级齿轮传动系统、轴承、润滑系统等部件组成。
多级齿轮传动系统是齿轮箱的核心部分，其结构主要包括主轴、大中小齿轮和联轴器等。
多级齿轮传动系统通过齿轮的啮合传递风机叶片转动的动能，最终驱动发电机发电。
风力发电机组齿轮箱具有重载、高转速、长期运行等特点，因此对齿轮箱的可靠性、稳定性和耐久性要求较高。
1. 齿轮疲劳断裂：因受到风力风向改变、过载等因素的影响，齿轮箱内部齿轮传动系统容易出现疲劳断裂现象。
2. 轴承故障：风力发电机组齿轮箱中的轴承承受着来自齿轮转动的巨大压力，长期运行容易导致轴承损坏，出现卡滞、摩擦、过热等故障。
3. 润滑系统故障：风力发电机组齿轮箱的润滑系统对齿轮传动系统的润滑起着至关重要的作用，一旦润滑不良或润滑系统故障，会导致齿轮箱温升过高、润滑油泄漏等严重后果。
4. 联轴器故障：联轴器作为齿轮箱和发电机之间的连接部件，承载着转矩传递和角位移补偿的功能，一旦联轴器出现故障会导致齿轮箱无法正常传动，严重影响风力发电机组的发电效率。
1. 振动测试法：通过振动传感器监测齿轮箱的振动情况，如果出现异常振动，往往是齿轮箱内部故障的信号。
3. 润滑油分析法：定期对齿轮箱内的润滑油进行取样分析，检测润滑油的品质和磨损颗粒的含量，可以判断齿轮箱内部是否存在异常磨损和故障。
4. 热像测试法：利用热像仪测试齿轮箱的温升情况，异常的温升往往与齿轮箱内部的故障有关。
5. 拆解检查法：定期对齿轮箱进行拆解检查，检查齿轮、轴承、联轴器等关键部件的磨损情况，及时发现并处理问题部件。
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
风电齿轮箱故障诊断实例分析.pdf
制造业信息化MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP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110869）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液分析等辅助手段，对风电齿轮箱的故障点进行分析诊断。
并以某风电厂某台风力发电机组的齿轮箱故障诊断为例，对风电齿轮箱故障诊断方法进行实例分析。
关键词：风电齿轮箱；振动分析；故障诊断中图分类号：T H 132.41文献标志码：A0引言风力发电机组多安装在环境恶劣的高山、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作用、阵风的冲击，以及严寒酷暑、盐雾等的影响，致使风力发电机组经常出现故障。
风电机组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，我国风场齿轮箱损坏率高达40%～50%，是机组中故障率最高的部件，也是引起风电机组停机的最主要原因［1］，因此，在齿轮箱故障早期进行齿轮箱状态检测，并以此进行故障诊断和分析，可以在早期对故障进行有效诊断，有利于减少维修时间和降低由于齿轮箱故障引起的经济损失，对提高风电场的经济效益和安全性具有重大意义。
1 齿轮箱故障诊断的一般方法以机械故障诊断的测试手段来分类，主要的故障诊断方法有直接观察法、振动和噪声检测法、无损检测法、磨损残余物检测法、机械性能参数检测法等。
其中最常用的是振动检测法［2］。
我们在实例分析齿轮箱故障时使用的齿轮箱故障诊断方法是以振动检测为主，辅助以直接观察法和磨损残余物检测法。
1.1 齿轮箱故障分析内容一般情况下，对齿轮箱故障分析主要从以下几个方面开展：1）振动分析；2）齿面接触磨损分析；3）齿轮箱润滑油液分析。
1.2 齿轮箱振动检测点布置在风电场现场对齿轮箱进行故障诊断时，通常按图 1 一级齿圈高速轴轴高速轴径径向测点向测点向测点发电机驱动端径向测点扭矩臂轴向测点图1振动传感器布置图文章编号：1002－2333（2014）04－0152－04位置布置高速采集振动传感器。
风电机组齿轮箱磨损案例分析
风电机组齿轮箱磨损案例分析风电机组齿轮箱作为传动机构，对风力发电起着极其重要的作用。
通过油液监测技术可以监控风电机组齿轮箱的润滑状态和磨损状态，之后通过内窥镜检查验证该齿轮箱的磨损程度。
油液监测技术通过对风电机组设备摩擦副的润滑状态和磨损状态进行定期跟踪监控，可以有效地评判在用润滑油的性能状况和预防设备磨损故障隐患[1]。
工业内窥镜检查是预警式维护，对维修时间的推断是非常有效的，将其和油液监测相结合更直观了解设备内部磨损情况，为设备维修提供决策支持。
1风电机组齿轮箱结构及工作原理1.1结构组成一般的双馈型风电机组齿轮箱采用一级行星二级平行结构，主体结构包括法兰，中箱体，后箱体和输出齿轮；变速机构包括第1～4级齿轮、行星轮和太阳轮。
1.2工作原理风轮叶片在风的作用下带动主轴转动，扭转的主轴（低速轴）传递风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮，一级行星齿轮通过二级平行轴齿轮传递扭转，使低转速大扭矩载荷转化为高转速低扭矩载荷，便于发电机的吸收；最后电机轴（高速轴）上的扭矩通过切割电磁形成电能，完成风能→机械能→电能的转化[2]。
2油液监测诊断标准风电机组齿轮箱起增速作用，运行时载荷多变，易发生故障，通过油液监测技术监控机组齿轮箱磨损状态；油液监测分析诊断结论一般分为3个等级，分别为正常、注意和报警。
（1）“正常”是指在用润滑油各项指标均在标准规定的正常值范围内，可以满足设备润滑要求，且设备润滑、磨损状态均良好。
（2）“注意”是指在用润滑油一项或多项指标超出正常值范围、油品不能完全满足设备润滑要求，设备润滑、磨损状态可能存在故障隐患，宜引起现场关注，并要求现场在必要时采取取样复检、加强巡视等措施。
（3）“报警”是指在用润滑油一项或多项指标经连续多次检测值均在标准规定的报警值范围内，油品劣化明显，已无法满足设备润滑要求。
设备运行存在故障隐患，需采取更换润滑油、部件检修等维护措施。
为避免取样不规范等干扰因素影响判别结论的准确性，对于首次检测到“报警”值的样品，一般应至少取样复检一次再进行确认（排除取样环节可能的干扰因素），报告给出复检结论后应在一个月内完成取样复检。
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制造业信息化MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP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110869）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液分析等辅助手段，对风电齿轮箱的故障点进行分析诊断。
并以某风电厂某台风力发电机组的齿轮箱故障诊断为例，对风电齿轮箱故障诊断方法进行实例分析。
关键词：风电齿轮箱；振动分析；故障诊断中图分类号：T H 132.41文献标志码：A0引言风力发电机组多安装在环境恶劣的高山、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作用、阵风的冲击，以及严寒酷暑、盐雾等的影响，致使风力发电机组经常出现故障。
风电机组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，我国风场齿轮箱损坏率高达40%～50%，是机组中故障率最高的部件，也是引起风电机组停机的最主要原因［1］，因此，在齿轮箱故障早期进行齿轮箱状态检测，并以此进行故障诊断和分析，可以在早期对故障进行有效诊断，有利于减少维修时间和降低由于齿轮箱故障引起的经济损失，对提高风电场的经济效益和安全性具有重大意义。
1 齿轮箱故障诊断的一般方法以机械故障诊断的测试手段来分类，主要的故障诊断方法有直接观察法、振动和噪声检测法、无损检测法、磨损残余物检测法、机械性能参数检测法等。
其中最常用的是振动检测法［2］。
我们在实例分析齿轮箱故障时使用的齿轮箱故障诊断方法是以振动检测为主，辅助以直接观察法和磨损残余物检测法。
1.1 齿轮箱故障分析内容一般情况下，对齿轮箱故障分析主要从以下几个方面开展：1）振动分析；2）齿面接触磨损分析；3）齿轮箱润滑油液分析。
1.2 齿轮箱振动检测点布置在风电场现场对齿轮箱进行故障诊断时，通常按图 1 一级齿圈高速轴轴高速轴径径向测点向测点向测点发电机驱动端径向测点扭矩臂轴向测点图1振动传感器布置图文章编号：1002－2333（2014）04－0152－04位置布置高速采集振动传感器。
2实例分析以某风电场某台风电机组的齿轮箱故障诊断为例，介绍风电齿轮箱的故障诊断方法。
2.1 振动分析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。
具体安装位置见图2。
图 2 齿轮箱高速采集测点2.1.2 振动数据分析表 1 为现场高速采集的各测点振动数据的加速度有效值和峭度指标。
黑色字体数据为正常指标，灰色字体数表1振动检测数据测点项目100 r/min 500 r/min 1 000 r/min 1 200r /min空转空转空转加载200 kW 扭矩臂轴向有效值（/m·s-2）0.143 9 2.702 3 10.814 5 12.417 1峭度 3.171 97.719 1 3.365 9 3.528 1一级齿圈径向-2峭度 2.560 5 2.552 0 2.490 5高速轴径向有效值（/m·s-2）0.026 8 0.315 8 5.942 7 11.081 3峭度 4.052 3 3.394 5 6.319 7 33.895 8 高速轴轴向有效值（/m·s-2）0.236 1 7.343 4 28.135 6 30.132 82.560 53.801 5 3.007 4 2.885 1发电机驱动端径向有效值（/m·s-2）0.129 2 2.135 9 3.679 1 4.600 0峭度 3.751 8 3.896 4 3.009 4 37.405 4152 机械工程师2014年第4期为不正常指标。
从表上的数值来看，一级齿圈径向没有问题，其他测点红色指标过多，需要进一步分析排除。
扭矩臂轴向、高速轴径向和发电机驱动端径向在100 r/min 下的峭度均超标（＞3.5）。
而从时域波形可以观察到三者之间具有非常明显的“节律”同步性，由于 3 个测点跨距较大，相互影响可能性小，因此可以判定这种同步性是由相同的外部因素造成的，造成这种冲击变动的原因就是变化的风载。
而扭矩臂轴向和高速轴径向的峭度要大很多的原因是在其时域曲线上可以看到异常的突发性的短时冲击，在剔除这些阵风造成的冲击点数据后，三者峭度值基本相同，如图 3 所示。
） 1.0（m / s · 0.5-1.0-0.51020304050 60 70 80 90 100 ）时间/s0.150.10 -0.200 -0.05-0.10-0.151020304050 60 70 80 90 1002）时间/s-0.5-0.5-1.010 203040 50 60 70 80 90 100时间/s图 3 振动数据如图 4 所示，扭矩臂轴向和高速轴径向在 55 s 左右受阵风影响振动值偏大，而峭度对冲击性十分敏感，因1）-2（m/s ·-2加速度-4-5-60 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100时间 /s0.80.7）0.6（m /s · 0.4加速度0.3 0.2 0.1-0.10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100时间 /s图 4 100 r/min 扭矩臂轴向和高速轴径向振动制造业信息化仿真 / 建模 / CAD / CAM / CAE / CAPP MANUFACTURING INFORMATIZATION此，这两个点的峭度值比较大，在剔除这些冲击点后的正常振动部分峭度与发电机峭度基本相同，因此，100 r/min的几个异常参数并非齿轮箱本身的故障异常所致。
如图 5，发电机驱动端轴向在 1 200 r/min 峭度大，从 时域波形来看，也是单一大幅值冲击所造成 ，如果是驱动 端轴承自身出现故障，在 100s 的时间内必然会重复出现 冲击波形，而不是如上图所示的只有一次冲击，又峭度对冲击异常敏感，故而仅此一次冲击就可导致整个时间段内的峭度值增大许多倍。
经过计算，剔除该外部冲击，取后 80 s 的数据进行峭度计算，其值只有 3.060 4，峭度值正常。
300200）（m / s ·加速度 0-100 -200 -3000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100时间 /s图 5 1 200 r/min 发电机驱动端轴向振动通过前面的分析，可知：扭矩臂处振动受风载影响较大，不是该齿轮箱振动超标的根源；发电机和齿圈测点基）0.25（m /s · 0.20速度0050 100 150 200 250 300 350 400 450 500频率/Hz（a ）1 000 r/min 高速轴径向速度谱）（m /s ·0.4速度0.30 100 200 300400500600频率/Hz（b ）1 200 r/min 高速轴径向速度谱×10-4）1.0速度0.80.6 0.40.20 0100 200 300 400 500600 700 800 900 1000频率/Hz×10（c ）1 000 r/min 高速轴轴向振动速度谱2.0）1.0速度0.80.6 0.40.200100 200 300 400 500600 700 800 900 1000频率/Hz（d ）1 200 r/min 高速轴轴向振动速度谱图 6 高速轴径向与轴向的速度频谱机械工程师2014 年第 4 期 153制造业信息化MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 / 建模 / CAD / CAM / CAE / CAPP本属于正常范围，基本排除其为噪声源的可能；主要的问题集中在高速轴的径向和轴向振动。
图 6 为高速轴的径向和轴向振动的频谱分析。
图 6依次为 1 000 r/min 、1 200 r/min 高速轴径向与轴向的速度频谱。
根据所得到的频谱可以得出以下结论： 1）高速轴径向振动中，高速轴转频分量是最主要的分量，其他分量幅值相对较小，且加载后的高速轴 1 倍频率分 量增加量比其 2 倍频分量的增加量要高得多，即 1 000 r/min 频谱一倍频（16.61 Hz ）幅值与其 2 倍频（33.7 Hz ）幅值的比值约为 2，而 1 200 r/min 频谱一倍频（20.09 Hz ）幅值与其 2 倍频（40.53 Hz ）幅值的比值约为 6 ，说明转速与载荷对高速轴径向的影响主要针对的是高速轴转频的 1 倍频分量，其他分量的影响较小； 2）高速轴轴向振动中，除高速轴转频分量外，另有频 率约为 10 倍和 18 倍高速轴转频的分量，即 1 000 r/min频谱中的 171.5 Hz 和 309 Hz ，及 1 200 r/min 频谱中的209 Hz 和 370.7 Hz 分量。
通过幅值观察可看到，增加载荷没有对 1 倍高速轴转频分量产生明显影响，幅值变化不大，而 10 倍频率分量幅值增大 66%，18 倍频率分量幅值减小了 26%，且 10 倍频率分量附近的几个峰值也显著增大。
根据齿轮箱各部件的特征频率可知，这两个较大的分 量是高速轴轴承的故障频率分量。
3）如图 7 所示，分别为高速轴径向振动在 500 r/min 、1 000 r/min 和 1 200 r/min 转速时的时域振动幅值曲线，可43 ）2（m /s · 1 加速度 -1-2 -30 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 时间/s（a ）500 r/min 高速轴径向振动6050） 40（m /s · 20 加速度10 0 -10 -20-30102030405060708090 100时间/s（b ）1 000 r/min 高速轴径向振动450400350）（m /s · 250加速度200 150 100 50 0-50102030405060708090 100时间/s（c ）1 200 r/min 高速轴径向振动图 7 不同转速下时域振动幅值曲线以看到，随着转速的增加，径向振动的偏向性越来越大，振动幅值区间由开始的［-3，4］到［-30，60］到［-50，450］，说明振动具有向正向偏移的倾向，这种现象的出现应与高速轴轴承故障有关。
2.1.3 振动分析小结初步判断结果为高速轴推力轴承故障导致轴承间隙增大，由于间隙的增大导致径向方向振动幅值增大，同时轴承可提供的轴向反力减小，在三级齿轮轴向力的作用下使得高速轴受到的合力增大，从而导致轴向振动严重超标，噪声增大。
2.2 齿面接触及磨损情况分析通过检查内齿圈和行星轮、一级平行轴齿轮、二级平行轴齿轮的齿面接触长度和磨损情况，均未发现偏载、断齿、点蚀和磨损的现象。