鞍鋼職工大學(xué)故障診斷小組齒輪的精密診斷技術(shù)第一章現(xiàn)場振動監(jiān)測及分析

診斷的一般步驟

第二章齒輪常見故障的識別

第三章現(xiàn)場典型案例分析

齒輪篇第一章現(xiàn)場振動監(jiān)測及分析診斷的一般步驟問診→監(jiān)測→診斷→措施問診充分收集有關(guān)機(jī)器的工作原理、結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作性能、故障歷史及檢查維修情況鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例

圖1冷軋廠開卷機(jī)設(shè)備簡圖工作原理示意圖：

以鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷為例：鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例結(jié)構(gòu)參數(shù)：電動機(jī)

型號為IP0847；轉(zhuǎn)速為500~1645r/min；功率為400KW；額定電壓為440V。小齒輪箱

為一級減速，傳動比為1.81；其中高速軸齒輪齒數(shù)為27個,低速軸齒輪齒數(shù)為49個；斜齒輪。大齒輪箱

為一級減速,傳動比為3.21；其中高速軸齒輪齒數(shù)為33個,低速軸齒輪齒數(shù)為106個；齒輪形式為斜齒輪。聯(lián)軸器

二個聯(lián)軸器，其形式均為齒式聯(lián)軸器。軸承

圖中的

~

點(diǎn)軸承均為調(diào)心滾子軸承；鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例計(jì)算：圖示齒輪特征頻率理論值如下：大齒輪箱：高速軸旋轉(zhuǎn)頻率：f01=450÷60=7.5Hz低速軸旋轉(zhuǎn)頻率：f02=140÷60=2.33Hz兩齒輪嚙合頻率：fm1=fm2=450÷60×33=247.5Hz小齒輪箱：高速軸旋轉(zhuǎn)頻率：f01=816.7÷60=13.6Hz低速軸旋轉(zhuǎn)頻率：f02=450÷60=7.5Hz兩齒輪嚙合頻率：fm1=fm2=816.7÷60×27=367.5Hz圖示軸承特征頻率理論值如下：測點(diǎn)

軸承為FAG23230：保持架:0.436fr=0.436x450/60=3.27Hz滾動體:3.731fr=3.731x450/60=27.98Hz外圈:9.157fr=9.157x450/60=68.67Hz內(nèi)圈:11.843fr=11.843x450/60=88.82Hz測點(diǎn)

軸承為FAG23052：保持架:0.448fr=0.448x450/60=3.36Hz滾動體:4.68fr=4.68x450/60=35.1Hz外圈:12.095fr=12.095x450/60=96.78Hz內(nèi)圈:14.905fr=14.905x450/60=111.79Hz測點(diǎn)

軸承為FAG23064：保持架:0.451fr=0.451x140/60=1.05Hz滾動體:4.983fr=4.983x140/60=11.61Hz外圈:12.626fr=12.626x140/60=29.42Hz內(nèi)圈:15.374fr=15.374x140/60=35.82Hz測點(diǎn)

軸承為FAG23076:保持架:0.454fr=0.454x140/60=1.05Hz滾動體:5.321fr=5.321x140/60=12.40Hz外圈:13.62fr=13.62x140/60=31.73Hz內(nèi)圈:16.38fr=16.38x140/60=38.17Hz監(jiān)測

測取旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行過程中的振動信號。包括：傳感器的安裝、儀器及設(shè)置、測量參數(shù)、測點(diǎn)測試等步驟。鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例測點(diǎn)測試本次測試取了四個測點(diǎn)，并分別在水平、垂直、軸向三個方向；測量參數(shù)速度、加速度，共22個測量值〔2點(diǎn)軸向未測〕。測點(diǎn)布置見圖1。鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例

圖1冷軋廠開卷機(jī)設(shè)備簡圖工作原理示意圖：

以鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷為例：測點(diǎn)3〔故障點(diǎn)〕測點(diǎn)4大齒輪箱測點(diǎn)2小齒輪箱軸承診斷根據(jù)測得的信號進(jìn)行分析，結(jié)合振動特征、故障機(jī)理及歷史運(yùn)行情況對機(jī)器狀態(tài)進(jìn)行識別、分析故障原因、部位及開展趨勢。診斷振動量值分析

信號分析時域分析時域指標(biāo)內(nèi)容:振動量值分析

信號分析時域分析時域指標(biāo)頻域分析振動量值分析

信號分析時域分析時域指標(biāo)頻域分析診斷振動量值分析找出適宜測量值〔通頻〕的大小、方向。與標(biāo)準(zhǔn)〔絕對標(biāo)準(zhǔn)、相對標(biāo)準(zhǔn)或類比標(biāo)準(zhǔn)等〕相比較。初步判斷設(shè)備處在何種狀態(tài)，做趨勢分析。

鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例

本次共測試了四個測點(diǎn)，其中③測點(diǎn)水平方向振值較大，比其他測點(diǎn)大很多。尤其是加速度振值達(dá)107.30m/s2〔標(biāo)準(zhǔn)值為30m/s2〕，已是標(biāo)準(zhǔn)值的3倍多。而且峭度指標(biāo)為20.2，這預(yù)示此設(shè)備可能存在故障。振動標(biāo)準(zhǔn)：采用ISO-2372振動標(biāo)準(zhǔn)相對標(biāo)準(zhǔn)

我國一些廠家采用的相對標(biāo)準(zhǔn)；

低頻（＜1KHZ）機(jī)械高頻（＞4KHZ）機(jī)械注意1。3~2倍3倍異常4倍6倍旋轉(zhuǎn)機(jī)械、齒輪滾動軸承和滑動軸承良好1~2倍1~2倍注意2~4倍2~6倍異常＞4倍＞6倍日本豐田利夫建議的相對標(biāo)準(zhǔn)

診斷信號分析分析時域波形速度時域波形——觀察低頻磨損類故障加速度時域波形——觀察齒輪、軸承等高頻故障〔包括調(diào)制信號〕鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例測點(diǎn)③水平方向速度的時域波形圖

觀察:波形圖上出現(xiàn)明顯沖擊計(jì)算:沖擊間隔為134ms，即T=134ms。那么：f=1/T=7.5Hz，正好為高速軸的轉(zhuǎn)頻。分析結(jié)果:高速軸小齒輪發(fā)生故障，并為集中故障特征。診斷分析時域指標(biāo)

常用有量綱參數(shù)：峭度指標(biāo)β：一般當(dāng)β小于3為正常。均方根值Vrms。

常用無量綱參數(shù)：波峰因數(shù)C：一般當(dāng)C小于5為正常。常將β、Vrms、C同時應(yīng)用，以兼顧敏感性和穩(wěn)定性。開卷機(jī)③測點(diǎn)垂直方向加速度峭度指標(biāo)為20.2。診斷頻譜分析：細(xì)化譜倒頻譜幅值譜齒輪振動診斷中常用的分析方法1、幅值譜X：應(yīng)用：幅值譜X反映振動信號x(t)中各個簡諧分量的幅值與其頻率的關(guān)系以下圖是一臺旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡的時域波形和幅值譜圖齒輪振動診斷中常用的分析方法2、細(xì)化譜應(yīng)用：常利用頻率細(xì)化技術(shù)〔放大〕來研究某一頻段的頻率結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：大大提高圖像的分辯率，提高分析中的信噪比。齒輪振動診斷中常用的分析方法3、倒頻譜分析應(yīng)用：也稱二次頻譜分析，橫坐標(biāo)是頻率的倒數(shù)，具有時間的量綱〔通常以毫秒為單位〕。優(yōu)點(diǎn):〔1〕倒頻譜能夠相對加強(qiáng)幅值小的信號，使較弱的周期信號變得明顯。〔2〕將頻譜中周期性結(jié)構(gòu)檢測出來，便于邊頻分析。〔3〕受振動傳遞途徑的影響很小。倒頻譜的應(yīng)用鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例

測點(diǎn)③水平方向速度的幅值譜圖頻譜圖上由于故障信號的影響調(diào)制出大量的邊頻，由于譜線密集難以識別，故取80--200Hz頻段細(xì)化處理鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例

測點(diǎn)③水平方向速度的細(xì)化譜圖細(xì)化譜圖上清楚顯示出7.5Hz的邊頻與大齒輪箱高速軸的轉(zhuǎn)速頻率一致鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例測點(diǎn)③水平方向的倒頻譜圖為了進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)論，又進(jìn)行了倒頻譜分析。從倒頻譜圖上更清楚的看到主要的頻率成分，譜線更加清晰。其倒頻率為134ms〔即7.5Hz〕。正好對應(yīng)大齒輪箱高速軸的轉(zhuǎn)速頻率。

措施提出診斷結(jié)論及操作、維修建議鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例

結(jié)論開卷機(jī)大齒輪箱的小齒輪存在著故障，小齒輪個別齒出現(xiàn)了局部故障。因此，要嚴(yán)密監(jiān)視其設(shè)備故障的惡化開展?fàn)顟B(tài)趨勢，應(yīng)及早做好維修準(zhǔn)備，防止突發(fā)事故發(fā)生。驗(yàn)證在2004年3月末該機(jī)停機(jī)檢修，發(fā)現(xiàn)上述齒輪有三個輪齒出現(xiàn)塑性變形，其中有兩個齒比較嚴(yán)重，表現(xiàn)為齒面上有凹坑，最嚴(yán)重的一個凹坑面積為45mm*15mm，而且很深〔兩側(cè)齒寬厚度明顯變薄〕，屬于小齒輪個別齒出現(xiàn)了局部故障。處理檢修時更換新的齒輪。檢修前后的時域波形圖檢修前:檢修后:檢修前后的幅值譜圖檢修前:檢修后:鞍鋼冷軋廠開卷機(jī)齒輪箱精密診斷實(shí)例時域波形圖上根本顯示出正弦波狀態(tài)，原來的脈沖信號已消除。從頻譜圖中看，187.7Hz、367.5Hz、565Hz，這是該軸的嚙合頻率(此時該軸轉(zhuǎn)速為340r/min，嚙合頻率為187.3Hz)及其2倍頻、3倍頻，嚙合頻率的邊頻幅值很小，說明開卷機(jī)的大齒輪箱齒輪局部故障已不存在。第二章齒輪常見故障的識別齒輪發(fā)生的異常現(xiàn)象齒輪振動的頻率結(jié)構(gòu)齒輪故障類型與邊帶形式故障齒輪的頻譜和波形特征齒輪的故障診斷

齒輪所發(fā)生的異常現(xiàn)象制造時發(fā)生的異常現(xiàn)象：

偏心、節(jié)距誤差、齒形誤差；安裝時發(fā)生的異常現(xiàn)象：

一端接觸、齒輪軸的歪斜；使用時發(fā)生的異常現(xiàn)象：

輪齒折斷、點(diǎn)蝕、膠合、磨損、塑性變形。齒輪機(jī)構(gòu)的幾種常見缺陷齒輪輪齒失效形式齒面點(diǎn)蝕防止措施提高齒面硬度減小齒面的外表粗糙度增大潤滑油的黏度齒輪輪齒失效形式齒面磨損主要原因工作齒面間有相對滑齒面不干凈潤滑不好防止措施采用潤滑良好的閉式傳動提高齒面硬度,提高外表粗糙度齒輪輪齒失效形式輪齒折斷齒輪輪齒失效形式輪齒折斷成因：疲勞折斷過載折斷防止輪齒折斷的措施如下:選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)和齒寬，保證輪齒的強(qiáng)度。選用適宜的材料和熱處理方法。減小齒跟處的應(yīng)力集中，齒根圓角不宜過小；輪齒外表粗糙度要小；使齒根危險截面處最大彎曲應(yīng)力不超過材料的許用值。齒輪輪齒失效形式齒面膠合原因:熱膠合：高速重載的閉式齒輪傳動中，潤滑油油溫升高，黏度降低，使工作齒面間的潤滑油膜被破壞。冷膠合：低速重載的齒輪傳動中，由于工作齒面之間壓力很大，潤滑油膜不宜形成。防止措施：對于低速傳動，可采用黏度大的潤滑油；對于高速傳動，可采用硫化的潤滑油。提高齒面硬度減小外表粗糙度兩齒輪選擇不同材料齒輪輪齒失效形式輪齒塑性變形原因：齒輪材質(zhì)較軟，輪齒硬度不高。工作條件：低速重載和頻繁啟動情況。防止措施：提高齒面硬度采用黏度較高的潤滑油齒輪的振動測定齒輪振動診斷的特點(diǎn)：齒輪振動信號在傳遞途中存在嚴(yán)重衰減；在振動頻譜中頻率成分復(fù)雜，譜線密集，難以分辨；堅(jiān)持定期監(jiān)測，建立標(biāo)準(zhǔn)。

齒輪機(jī)構(gòu)基準(zhǔn)頻譜齒輪振動信號的頻率結(jié)構(gòu)1、齒輪嚙合頻率fm=Zxf0=Zxn/60〔f0=n/60〕

式中：fm—齒輪嚙合頻率(Hz)f0—齒輪所在軸的旋轉(zhuǎn)頻率(Hz)Z—齒輪齒數(shù)n—齒輪轉(zhuǎn)速〔r/min〕一對互相嚙合的齒輪，其嚙合頻率對其中任何一個齒輪都是相等的。fm1=fm2〔因?yàn)閚1z1=n2z2〕齒輪振動信號的頻率結(jié)構(gòu)2、齒輪的自振頻率對于直齒圓柱齒輪，其自振頻率按下式計(jì)算：式中：fc——齒輪自振頻率〔Hz〕；k——齒輪副的彈簧常數(shù)；m——齒輪副的等效質(zhì)量。齒輪振動信號的頻率結(jié)構(gòu)3、齒輪邊頻帶

邊頻帶：嚙合頻率或固有頻率兩旁產(chǎn)生一簇簇的邊頻。成因：載荷波動而產(chǎn)生幅值調(diào)制，轉(zhuǎn)速波動產(chǎn)生頻率調(diào)制。

圖1—1齒輪嚙合頻率和邊頻帶調(diào)制原理〔邊頻帶形成原理〕

以單一頻率的幅值調(diào)制為例:調(diào)幅信號的波形和頻譜

調(diào)幅:一個單一頻率的振動,其幅值隨時間周期性的變

化,稱為調(diào)幅。齒輪故障的類型與邊帶形式

〔調(diào)幅形式之一〕局部缺陷如:斷齒、局部點(diǎn)蝕等。

齒輪故障的類型與邊帶形式

〔調(diào)幅形式之二〕均布缺陷

如:齒輪均勻磨損、劃痕、擦傷、大面積點(diǎn)蝕等。調(diào)頻信號波形和頻譜調(diào)頻:一個單一頻率信號的幅值保持不變,但頻率隨時間周期性的變化。邊頻帶的形成載荷波動而產(chǎn)生幅值調(diào)制，幅值調(diào)制有兩種形式。當(dāng)轉(zhuǎn)速不恒定時，將產(chǎn)生調(diào)頻所形成的邊頻帶。在調(diào)頻現(xiàn)象不嚴(yán)重時，僅考慮二、三對邊頻帶即可。當(dāng)調(diào)頻和調(diào)幅同時存在時，邊頻帶常表現(xiàn)為不對稱形式〔經(jīng)常情況〕。齒輪機(jī)構(gòu)基準(zhǔn)頻譜故障齒輪頻譜和波形特征〔1〕故障齒輪在嚙合頻率及其諧波頻率上有較大的振動分量；〔2〕在嚙合頻率及其諧波頻率附近有說明調(diào)制作用的邊頻帶；〔3〕對于螺線齒輪、斜齒輪和人字齒輪，軸向振動大，其頻譜特征與徑向振動相同。齒輪箱振動頻譜和波形頻譜：波形：齒輪的故障診斷故障齒輪在嚙合頻率及其諧波頻率上有較大的振動分量：〔l〕在相同工作條件下，將故障齒輪箱頻譜與基準(zhǔn)頻譜比照，注意頻譜中的嚙合頻率及其二倍和三倍頻。根據(jù)明顯增大的嚙合頻率分量或其諧波分量確定有故障的齒輪對。從嚙合頻率的變化判別齒輪故障方法：看嚙合頻率幅值的消長看嚙合頻率諧波的分布。注意：至少要看前3階諧頻〔即fm、2fm和3fm〕來判斷。根據(jù)嚙合頻率及其諧波〔2倍頻、3倍頻〕的增長有故障的齒輪對嚙合頻率及其諧波確定故障齒輪對齒輪的故障診斷故障齒輪在嚙合頻率及其諧波頻率附近有說明調(diào)制作用的邊頻帶：〔2〕在比照基準(zhǔn)頻譜時，注意嚙合頻率及其二倍和三倍頻有無邊頻帶。根源邊頻的頻率間隔確定故障的根據(jù)〔即產(chǎn)生調(diào)制的故障所在〕，邊頻幅值的大小說明故障嚴(yán)重程度。根據(jù)邊頻帶間隔來判斷齒輪故障源思路：邊頻帶兩根譜線之間的間隔等于哪根軸的旋轉(zhuǎn)頻率邊頻帶兩根譜線之間的間隔故障源作法：這根軸上的齒輪出現(xiàn)了故障根據(jù)邊頻帶間隔來判斷齒輪故障源由邊頻間距代表的調(diào)制頻率可以是：各軸轉(zhuǎn)速〔輸入軸、輸出軸、中間軸〕外部轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的波動頻率波動嚙合頻率[等于〔嚙合頻率fc〕/〔f1與f2的最小公倍數(shù)〕]假設(shè)同時存在兩種以上的故障，那么各故障頻率之和或之差也可成為調(diào)制頻率，這稱為“中間調(diào)制”。齒輪的故障診斷〔3〕為求出邊頻的頻率間隔，應(yīng)設(shè)置足夠大的譜線數(shù)，以提高頻率分辨率，也可采用細(xì)化和倒頻譜技術(shù)。齒輪的故障診斷〔4〕齒輪缺陷產(chǎn)生的沖擊可以激發(fā)一個或多個齒輪的自振，自振頻率是各齒輪的固有頻率。在自振頻率兩側(cè)有故障齒輪轉(zhuǎn)速調(diào)制產(chǎn)生的邊頻，在高分辨率細(xì)化譜上可以像分析嚙合頻率邊頻一樣進(jìn)行診斷。以自振頻率分量診斷齒輪故障頻譜：細(xì)化譜：齒輪的故障診斷〔5〕利用連續(xù)監(jiān)測判定齒面點(diǎn)蝕剝落程度新齒輪：全頻范圍內(nèi)振動水平低，嚙合頻率分量及其二、三次諧波分量的幅值依次減小。中等點(diǎn)蝕程度：頻譜振動水平增大，嚙合頻率二次諧波幅值超過基波幅值，且二次諧波邊頻增多。嚴(yán)重程度：譜底噪聲水平急劇上升，且嚙合頻率諧波延伸到七次以上齒輪點(diǎn)蝕程度診斷a—新齒輪：b—中等程度點(diǎn)蝕：c—嚴(yán)重點(diǎn)蝕：小結(jié)〔齒輪頻率分析要點(diǎn)〕頻率成分

判定結(jié)果嚙合頻率及其諧波----邊頻帶間隔----邊頻帶形式----嚙合頻率及諧波、邊頻帶幅值----哪對齒輪出現(xiàn)異常哪根軸上的齒輪有異常齒輪故障類型目前齒輪故障的惡劣程度第三章現(xiàn)場典型案例分析鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組增速機(jī)斷齒故障診斷鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(3線20架)線材廠精軋機(jī)3線20架軋機(jī)該設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下：電動機(jī)

轉(zhuǎn)速為1050~1100r/min；增速機(jī)輸入軸齒輪齒數(shù)158個；兩根輸出軸齒輪齒數(shù)分別為67個(偶數(shù)機(jī)架)和55個(奇數(shù)機(jī)架)，齒輪形式為斜齒輪。齒輪兩個錐齒輪齒數(shù)分別為51個(傳動軸)和56個(錐齒輪軸)，齒輪形式為螺旋錐齒輪；兩個圓柱齒輪齒數(shù)均為31個(錐齒輪軸和空轉(zhuǎn)軸)，齒輪形式為斜齒輪。軸承

圖中軸承均為支承軸承；軸承均為止推軸承。鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)頻率計(jì)算：1〕轉(zhuǎn)頻計(jì)算：電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍:1050~1100r/min當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1050r/min時:傳動軸轉(zhuǎn)速：1050x158/67=2476.1r/min傳動軸轉(zhuǎn)頻:2476.1÷60=41.27Hz當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1100r/min時:傳動軸轉(zhuǎn)速：1100x158/67=2594r/min傳動軸轉(zhuǎn)頻:2594÷60=43.23Hz結(jié)論:傳動軸轉(zhuǎn)速變化范圍:2476.1~2594r/min傳動軸轉(zhuǎn)頻變化范圍:41.27~43.23Hz鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)2〕齒輪特征頻率計(jì)算錐齒輪：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1050r/min時:錐齒輪軸轉(zhuǎn)速：1050x158/67x51/56=2255.03r/min錐齒輪軸轉(zhuǎn)頻:2255.03/60=37.5Hz錐齒輪的嚙合頻率:37.5x56=2100Hz當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1100r/min時:錐齒輪軸轉(zhuǎn)速：1100x158/67x51/56=2362.42r/min錐齒輪軸轉(zhuǎn)頻:2362.42/60=39.4Hz錐齒輪的嚙合頻率:39.4x56=2206.4Hz結(jié)論:錐齒輪軸轉(zhuǎn)速變化范圍:2255.03~2362.42r/min錐齒輪軸轉(zhuǎn)頻變化范圍:37.5~39.4Hz錐齒輪的嚙合頻率變化范圍:2100~2206.4Hz鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)斜齒輪：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1050r/min時:斜齒輪軸轉(zhuǎn)速：1050x158/67x51/56x31/31=2255.03r/min斜齒輪軸轉(zhuǎn)頻:2255.03/60=37.5Hz斜齒輪的嚙合頻率:37.5x31=1162.5Hz當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1100r/min時:斜齒輪軸轉(zhuǎn)速：1100x158/67x51/56x31/31=2362.42r/min斜齒輪軸轉(zhuǎn)頻:2362.42/60=39.4Hz斜齒輪的嚙合頻率:39.4x31=1221.4Hz結(jié)論:斜齒輪軸轉(zhuǎn)速變化范圍:2255.03~2362.42r/min斜齒輪軸轉(zhuǎn)頻變化范圍:37.5~39.4Hz斜齒輪的嚙合頻率變化范圍:1162.5~1221.4Hz鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)

從測試數(shù)據(jù)看，3線20架軋機(jī)的振動烈度及加速度均大于2線20架軋機(jī)，且振值比達(dá)2-4，依據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn),說明了3線20架軋機(jī)處于較差狀態(tài)。鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)垂直方向速度鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)水平方向速度鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)

垂直方向速度的頻譜圖出現(xiàn)了傘齒輪輸出軸的旋轉(zhuǎn)頻率〔f=37.59—39.37Hz〕，〔也是圓柱齒輪所在軸的旋轉(zhuǎn)頻率〕。時域波形近似正弦波，可能存在不平衡故障。水平方向速度的頻譜圖出現(xiàn)了傘齒輪輸出軸的旋轉(zhuǎn)頻率〔f=37.59—39.37Hz〕〔也是圓柱齒輪所在軸的旋轉(zhuǎn)頻率〕及2倍頻,驗(yàn)證了不平衡故障的存在。水平、垂直、軸向加速度時域波形：水平方向幅值譜和細(xì)化譜：鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)水平方向倒頻譜：鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)垂直方向幅值譜和細(xì)化譜：鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)垂直方向倒頻譜：鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)軸向方向幅值譜：鞍鋼線材廠高速精軋機(jī)齒輪箱齒輪精密診斷實(shí)例(20架)水平方向的加速度時域波形有沖擊現(xiàn)象，并呈周期性。在每隔26～27ms重復(fù)一次。這恰好為圓柱齒輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的時間。頻譜圖出現(xiàn)了圓柱齒輪的嚙合頻率1150Hz〔fi=1165.1—1220.5Hz〕及其2倍頻，并在它們的兩側(cè)存在大量的較頂峰值的邊頻帶，其間隔都為37.5Hz，倒頻譜圖也顯示27ms即37.5Hz。從垂直方向和軸向加速度頻譜圖及倒頻譜圖也可以看出以上振動特征。軸向加速度時域波形出現(xiàn)了較明顯的調(diào)制現(xiàn)象。調(diào)制源為27ms即37.5Hz.。這些充分說明圓柱齒輪可能存在著故障。鑒于時域波形包絡(luò)線較寬，邊頻帶幅值較高、起伏較大分布較窄，故可能圓柱齒輪存在著均布缺陷〔如齒輪均勻磨損…〕。馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組增速機(jī)斷齒故障診斷2#鼓風(fēng)機(jī)組測點(diǎn)示意圖馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷2#鼓風(fēng)機(jī)組技術(shù)參數(shù)

電動機(jī)：型號：YB630-4；轉(zhuǎn)速：1485rpm；功率：1250Kw；額定電壓：6000V；增速機(jī)：低速齒輪齒數(shù)：91；高速齒輪齒數(shù)：31；齒輪形式：人字齒；鼓風(fēng)機(jī)：型號：D570-1.3/0.95-1(兩級離心式)；額定轉(zhuǎn)速：4230rpm；風(fēng)量：1150m3/min。軸承：電動機(jī)軸承為滾動軸承；增速機(jī)和風(fēng)機(jī)均為滑動軸承。馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷根據(jù)2#鼓風(fēng)機(jī)組技術(shù)參數(shù)計(jì)算

低速軸旋轉(zhuǎn)頻率：

f01=1485÷60=24.75Hz高速軸旋轉(zhuǎn)頻率：f02=4230÷60=70.5Hz兩齒輪嚙合頻率：fm1=fm2=1485÷60×91=2252.5Hz馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷2000年10月20日對機(jī)組進(jìn)行了精密診斷： 表2#機(jī)組振動數(shù)據(jù)(2000年10月20日測試)測點(diǎn)V(垂直徑向)H(水平徑向)A(軸線方向)36.56.27.547.28.0145207.05.2622125.5分析結(jié)果：測點(diǎn)6振動最大。馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷分析診斷：①觀察：波形圖上出現(xiàn)明顯沖擊，伴隨沖擊還存在類似于諧振的波形。計(jì)算：沖擊間隔為40ms，即T=40ms。那么：f=1/T=25Hz，正好為低速軸的轉(zhuǎn)頻。分析結(jié)果：低速軸齒輪發(fā)生故障，并為集中故障特征馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷②觀察頻譜可知，嚙合頻率為2252.5Hz。馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷

分析結(jié)果：：嚙合頻率附近調(diào)制了大量的低速軸的轉(zhuǎn)頻譜線；邊頻帶間隔為大齒輪轉(zhuǎn)頻〔25Hz〕；邊頻成分分布較廣，呈集中故障分布形式。③在2252.5Hz附近作16倍細(xì)化分析馬鋼煤焦化公司2#鼓風(fēng)機(jī)組

增速機(jī)斷齒故障診斷結(jié)論：大齒輪發(fā)生故障的特征，判斷齒輪存在因嚴(yán)重磨損而產(chǎn)生斷齒故障。驗(yàn)證：機(jī)組停機(jī)檢修，發(fā)現(xiàn)主動人字齒輪一邊嚴(yán)重磨損，另一邊也存在嚴(yán)重磨損，且有9個輪齒斷裂，最大的斷齒長度為4cm，9個斷裂輪齒呈集中分布。高壓水泵減速器齒輪故障高壓水泵減速器齒輪故障振幅分析：該機(jī)在檢修前進(jìn)行了振動測量分析，發(fā)現(xiàn)減速器小齒輪軸承測點(diǎn)③④振動值較大頻譜分析：對測點(diǎn)③④水平方向的振動信號作頻譜分析，頻譜結(jié)構(gòu)如圖。兩測點(diǎn)振動信號的頻率結(jié)構(gòu)根本一致，高壓水泵減