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使用“核心”感应设备的脉冲
介绍
据统计，在齿轮箱的失效部件中，齿轮本身的失效比例最多占60个左右，可见齿轮传动是机器失效的重要组成部分。 因此，开展齿轮箱故障诊断研究具有重要意义。
减速机中的轴、齿轮和轴承在工作时会振动，如果发生故障，振动信号的能量分布会发生变化，振动信号是减速机失效特性的载体。 对有故障减速机的振动信号进行了时域分析和频域分析，并根据故障信号的特点提出了一种有效的诊断方法。
1、典型故障特性
基于振动理论和试验研究，分析了齿轮箱内9种典型故障的振动特性：齿形误差、齿轮均匀磨损、箱体共振、轴轻微弯曲、断齿、轴不平衡、轴严重弯曲、轴向窜流、轴承疲劳剥落和点蚀。
齿形误差
当齿形误差发生时，频谱产生啮合频率调制现象，其中啮合频率及其较高谐波为载波频率，齿轮所在地的轴旋转频率及其倍频为调制频率，频谱在啮合频率附近产生小幅值和稀疏边带及其倍频解调频谱上的频率传递阶数很少，一般以一阶为主。 当齿形误差严重时，由于激振能量大，以齿轮各阶固有频率为载波频率，以齿轮所在轴的旋转频率及其倍频为调制频率，产生齿轮共振调频现象。
图1为水磨减速机齿形不好时的频谱图和解调谱图，齿轮副啮合频率为281时75Hz，转换频率为12从解调频谱可以看出，在35Hz时，一阶转置频率较大，而倍频程幅度较小或不存在。
齿形误差的主要特点是：
1）齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴旋转频率及其倍频为调制频率的啮合频率调制当齿形误差严重时，由于激励能量较大，齿轮共振频率以齿轮各阶的固有频率为载波频率，齿轮所在轴的旋转频率及其倍频为调制频率
2）振动能量（包括RMS值和峰度指示）有一定程度的增加;
3）包络能量（包括RMS值和峰度表示）在一定程度上增加。
齿轮磨损均匀
当齿轮磨损均匀时，由于没有冲击振动信号，因此没有明显的调制现象。 当磨损发展到一定程度时，啮合频率和各阶谐波幅值显著增大，阶数越高，谐波幅值越大。 同时，振动能量（包括RMS值和峰度指数）有较大的增加。
图2为水泥磨减速机齿轮均匀磨损的频谱图，均匀磨损后啮合频率（52.）50Hz）及其 2 个八度音程 （1035Hz 乘法器 （156..）3Hz 乘法器 （208.）98Hz 乘法器 （256.）84Hz），根据测试结果，各阶次的谐波幅值显著增加，高阶增加的幅值较大。
齿轮均匀磨损的主要特点是：
1）齿轮啮合频率及其谐波幅值显著增大，阶数越高，幅值增加越大
2）振动能量（包括RMS值和峰度指数）显著增加。
箱体共振
在箱体谐振的情况下，箱体的固有频率分量出现在频谱上，谐振能量一般很大，而其他频率分量很小或不存在。
图 3 是水泥磨机发生箱体共振时的频谱图。 从图中可以看出，磨机大齿轮的啮合频率为5250Hz（箱体固有频率为52。50Hz）的振动能量很大，停机后试验发现频率分量是由车间另一台同型号水泥磨机通过基础传递的，导致减速机壳体的共振幅值仍然很大。箱体共振的主要特点是振动能量非常高。
牙齿断裂
断齿的时域表现为振幅冲击振动大，频率等于断齿轴的旋转频率。 在频域中，存在边带，其间隔为啮合频率附近的断齿轴的旋转频率及其较高谐波一般来说，边带数量大，振幅大，分布较宽。 在解调频谱中，经常存在频移及其较高的谐波，甚至超过10次。 同时，由于瞬态冲击能量大，固有频率常被激励，造成固有调频现象。
图4为减速机中间轴常与断齿啮合时振动加速度的时域信号、频谱、细化频谱和解调频谱，啮合频率为断齿齿轮一阶468在7Hz附近有明显的具有上述特性的边频带，解调频谱的调制频率为中间轴的旋转频率1107Hz 及更高谐波。 由于断齿产生的瞬态冲击能量较大，齿轮的固有频率经常被激励，从而产生固有调频现象，一组以1082Hz为中心频率的边频带（断齿齿轮在自由状态下某阶的固有频率为1069Hz），中间轴旋转频率为1107Hz作为调制频率，如图所示第4（d）段。在另一个齿轮箱中间轴上也观察到了上述现象，该轴经常啮合齿轮断裂。
断牙的主要特征是：
1）以齿轮啮合频率及其较高谐波为载波频率，齿轮所在轴旋转频率及其倍频为啮合频率调制，调制侧频率带宽高，解调频谱出现在轴的旋转频率和多个高次谐波处
2）以齿轮各阶固有频率为载波频率的齿轮谐振频率调制 齿轮所在轴的旋转频率及其倍频为调制频率，调制侧频率带宽高，解调频谱出现在轴的旋转频率和多个高次谐波中
3）振动能量（包括RMS值和峰度指数）显著增加
4）包络能（包括RMS和峰度指数）显著增加。
轴略微弯曲
当轴略微弯曲时，会导致齿轮传动出现齿形误差，形成以啮合频率及其倍频为载波频率，以齿轮所在轴的轴旋转频率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， 会有多对啮合调频，但一般频谱上的边带数量少而稀疏，虽然具有与齿形误差相似的边带，但其轴向振动能量明显增加。
轴轻微弯曲的主要特征是：
1）齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴的旋转频率及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边带数量少而稀疏，解调谱上一般只出现轴的旋转频率
2）如果折弯轴上有多对齿啮合工作台，则会出现多对啮合调频;
3）振动能量有一定的增加（包括RMS和峰度指标）;
4）包络能量（包括RMS和峰度指数）有一定的增加。
即将推出
9种齿轮箱故障的频谱分析及应用实例（2）。