簡述了齒輪故障診斷的原理，并通過冷軋廠開卷機齒輪故障的診斷實例，闡述了齒輪故障診斷的方法，并進一步說明了齒輪故障診斷技術在現(xiàn)場中的應用。
齒輪的運行情況直接影響整個機器或機組的作，因此，齒輪是現(xiàn)場監(jiān)測和診斷的主要對象。對齒輪故障診斷的經(jīng)典方法是振動頻譜分析，它以傳統(tǒng)的振動理論為依據(jù)，利用診斷儀器對其振動的數(shù)據(jù)和波形進行采集，然后進行分析診斷，找出其故障的原因和所在的部位。本文從齒輪故障診斷的原理手，通過對冷軋廠開卷機大齒輪箱的異常振動進行振動分析及故障診斷來介紹齒輪故障診斷技術在場的應用。
一、齒輪故障診斷原理
一對齒輪副可以看作是一個振動系統(tǒng)，按照傅里葉變換的原理，可將齒輪的振動信號分解為若干個諧波分量之和。當齒輪發(fā)生故障后，齒輪的嚙合剛度降低，從而產(chǎn)生強烈的振動，測得的振動信號畸變加劇，在頻譜圖上，嚙合頻率處的譜值會顯著增大，而故障齒輪的振動信號往往表現(xiàn)為回轉(zhuǎn)頻率對嚙合頻及其倍頻的調(diào)制，調(diào)制頻率即齒輪軸的回轉(zhuǎn)頻率。在頻譜圖上形成以嚙合頻率為中心，2個等間隔分布的邊頻帶。所以，采用頻譜分析方法能有效地找出齒輪的各種故障。
二、現(xiàn)場監(jiān)測與故障診斷
2.1 冷軋廠開卷機設備簡圖及主要技術參數(shù)冷軋廠開卷機設備的簡圖見圖1，其主要技術參數(shù):電動機轉(zhuǎn)速為1 280 r/min;齒輪均為斜齒輪;聯(lián)軸器為齒式聯(lián)軸器。圖中的②一⑥點軸承均為心滾子軸承。
2.2 測試參數(shù)及測點布置
測試參數(shù)為速度、加速度，測點布置如圖1的①一⑥所示。
2.3 故障分析
2004年以來，開卷機的振動增大，為此進行振動測試，共測試了②，③，④，⑤共4個測點，其中③測點的水平方向速度振值顯著，加速度振值達107. 30 m/s，已是標準值的3倍多(標準值為30m/s ) ，峭度指標為20. 2，這預示齒輪箱在測點③附近存在故障。在測點③水平方向的時域波形圖(圖2)中清晰地顯示出每轉(zhuǎn)一周都出現(xiàn)一個脈沖信號，脈沖間隔為134 ms，頻率值7.5 Hz。這恰與大齒輪箱高速軸(小齒輪所在軸)轉(zhuǎn)速頻率一致。測點③水平方向頻譜圖(圖3)上，由于故障信號的影響調(diào)制出大量的邊頻，譜線密集難以辨認，故取80一200 Hz頻段細化處理(圖4)。為了進一步驗證結(jié)論，又進行了該點的倒頻譜分析(圖5)，從倒頻譜圖上更清楚地看到主要的頻率成分，其倒頻率為134 ms(即7. 5 Hz)，正好對應大齒輪箱高速軸的轉(zhuǎn)速頻率。
2.4 診斷結(jié)論
根據(jù)齒輪故障診斷的原理，哪一對齒輪的嚙率所對應的峰值較高，就說明哪一對齒輪出現(xiàn)了故障。邊頻帶的間隔等于哪一根軸的旋轉(zhuǎn)頻率，就說哪一根軸上的齒輪出現(xiàn)了故障。經(jīng)過上述分析，初判定開卷機大齒輪箱的小齒輪存在著故障
不久，對該機進行停機檢修，發(fā)現(xiàn)小齒輪上有個輪齒出現(xiàn)塑性變形，其中2個輪齒齒面上有凹坑，比較嚴重，屬于小齒輪個別齒出現(xiàn)了局部損傷，因此，在嚙合時，我們的分析判斷得到了證實。
更換新齒輪后，再次進行測量，測點③的水平方向的速度幅值從3.9 mm/s降到2.9 mm/s，加速度幅值從107. 3 m/s降到6.2 m/s，峭度指標從原來的20. 2降到3. 17。說明該機已正常運行。
時域波形圖上基本顯示出正弦波狀態(tài)(圖6)，的脈沖信號已消除。從頻譜圖中看，187. 7 Hz、367.5 565 Hz是該軸的嚙合頻率及其2倍頻，3倍頻(此時該轉(zhuǎn)速為340 r/min，嚙合頻率為1~7. 3 Hz)。嚙合頻率的邊頻幅值也很小(圖7)，這也說明故障已不存在。
3 結(jié)語
在齒輪箱各類零件損壞的比例中，齒輪約占60%，為此，應利用齒輪故障診斷技術——頻譜分析定期地對齒輪箱進行狀態(tài)監(jiān)測并作趨勢分析，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，以保障機械設備的正常工作。
