齿轮故障诊断
- 格式:doc
- 大小:566.50 KB
- 文档页数:14
齿轮故障诊断知识专题总结
一、齿轮故障类型
注:统计资料表明,上述四类故障占齿轮故障的92%左右,为经典多发故障。
二、常用的齿轮故障分析方法
对齿轮故障进行分析的常用方法:
1、细化谱分析法:增加频谱中某些有限频段上的分辨能力;
2、倒频谱分析法:是功率谱对数的逆功率谱,是对频谱图上周期性频率结构成分的能量做了又一次集中,在功率的对数转化时给低幅值分量有较高的加权,而对高幅值分量以较低的加权,从而突出了小信号周期。
3、时域同步平均分析法:保留和齿轮故障有关的周期信号,去除其他非周期成分和噪声的干扰,提高信噪比。
这三种方法在诊断齿轮故障时非常有效,在我们设计在线状态监测系统时,要在齿轮箱故障分析模块中一定要加入这三个分析方法。
三、齿轮故障对照表
综上所示,对齿轮箱进行故障分析时,在时域和频域上要着重观察以下内容:
1、各齿轮副的啮合频率及其谐波;
2、各齿轮副的啮合频率及其谐波的边频带;
3、各齿轮副主动轮与从动轮之间的转频差;
4、周期为两齿轮齿数的最小公倍数除以其中任一齿轮每秒钟转过的齿数的脉冲信号;
5、时域信号上幅值上下两端包络线的对称性。
---------------------------------------------------------------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。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述6篇第1篇示例:汽车变速器齿轮故障诊断方法综述汽车变速器齿轮是汽车传动系统中的重要部件,它的故障会严重影响汽车的性能和安全性。
及时准确地诊断汽车变速器齿轮故障是非常重要的。
本文将对汽车变速器齿轮故障的诊断方法进行综述,希望能够帮助汽车维修人员和车主更好地了解变速器齿轮故障,并采取有效的维修措施。
一、外观和声音检查在诊断汽车变速器齿轮故障时,最直观的方法就是通过外观和声音来判断。
首先要检查齿轮箱的外观是否有损坏或者变形的痕迹,如果发现有明显的变形或者损坏,那么很可能是齿轮出现了故障。
通过听力检查可以判断齿轮在工作时是否有异常的噪音,例如刺耳的金属摩擦声或者异响等,这些都可能是齿轮故障的信号。
二、振动和温度检测齿轮在工作时会产生一定的振动,如果齿轮故障,这种振动会明显增强。
通过振动检测可以初步判断齿轮是否存在故障。
齿轮在工作时会产生一定的摩擦,因此其温度也会有所升高。
通过测量齿轮工作时的温度变化,可以得知其是否存在故障。
三、油液检查汽车变速器齿轮通常会在润滑油的环境下工作,因此通过检查变速器油液可以初步了解齿轮的工作情况。
如果发现油液中有金属屑或者其他杂质,那么很可能是齿轮出现了故障。
油液的颜色和气味也会发生变化,这些都可能是齿轮故障的表现。
四、故障码诊断现代汽车大多配备了故障诊断系统,通过连接诊断仪器可以读取汽车的故障码。
当汽车变速器齿轮出现故障时,通常会在故障诊断系统中存储相应的故障码。
通过读取故障码可以更准确地判断齿轮故障的具体原因,为维修提供参考依据。
五、拆解检查如果以上方法无法准确判断汽车变速器齿轮故障,那么就需要进行拆解检查。
通过拆解齿轮箱,可以直接观察齿轮的磨损程度和损坏情况,进而找出故障的原因。
拆解检查是最直接也是最准确的方法,但需要较高的技术水平和专业设备,因此一般需要由专业的汽车维修人员进行操作。
汽车变速器齿轮故障的诊断方法有多种,可以通过外观和声音检查、振动和温度检测、油液检查、故障码诊断以及拆解检查等方式来实现。
齿轮故障诊断知识专题总结
一、齿轮故障类型
注:统计资料表明,上述四类故障占齿轮故障的92%左右,为经典多发故障。
二、常用的齿轮故障分析方法
对齿轮故障进行分析的常用方法:
1、细化谱分析法:增加频谱中某些有限频段上的分辨能力;
2、倒频谱分析法:是功率谱对数的逆功率谱,是对频谱图上周期性频率结构成分的能量做了又一次集中,在功率的对数转化时给低幅值分量有较高的加权,而对高幅值分量以较低的加权,从而突出了小信号周期。
3、时域同步平均分析法:保留和齿轮故障有关的周期信号,去除其他非周期成分和噪声的干扰,提高信噪比。
这三种方法在诊断齿轮故障时非常有效,在我们设计在线状态监测系统时,要在齿轮箱故障分析模块中一定要加入这三个分析方法。
三、齿轮故障对照表
综上所示,对齿轮箱进行故障分析时,在时域和频域上要着重观察以下内容:
1、各齿轮副的啮合频率及其谐波;
2、各齿轮副的啮合频率及其谐波的边频带;
3、各齿轮副主动轮与从动轮之间的转频差;
4、周期为两齿轮齿数的最小公倍数除以其中任一齿轮每秒钟转过的齿数的脉
冲信号;
5、时域信号上幅值上下两端包络线的对称性。
论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法齿轮啮合频率是指齿轮齿数之比乘以齿轮转速之差,它是齿轮啮合过程中产生的基本频率。
齿轮啮合频率产生的机理主要有以下几个方面:1.齿轮齿数之比:齿轮齿数之比是齿轮啮合频率的主要决定因素。
齿轮啮合频率与齿数之比成正比,齿数越多,啮合频率越高。
2.齿轮转速之差:齿轮啮合频率还与齿轮转速之差有关。
当齿轮转速之差增大时,啮合频率也会相应增加。
3.齿白度:齿轮啮合过程中,齿轮齿面的齿白度是产生啮合频率的重要因素。
如果齿轮齿面的齿白度不均匀,会引起齿轮啮合频率的变化。
齿轮故障诊断方法主要有以下几种:1.声音诊断法:通过听齿轮啮合过程中的声音,判断是否存在异常声音。
异常声音可能是因为齿轮齿面磨损、齿面接触不良等故障引起的。
2.振动诊断法:通过测量齿轮转动时的振动信号,判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会引起振动信号的变化,通过对振动信号的分析和比较,可以判断齿轮的故障类型和程度。
3.温度诊断法:通过测量齿轮表面的温度变化,来判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会导致齿轮表面的摩擦产生热量,从而引起温度的升高。
4.油液分析法:通过对齿轮箱中的润滑油进行分析,判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会导致润滑油中金属颗粒和其他杂质的含量增加,通过分析润滑油的成分和性质,可以判断故障的类型和程度。
5.振弦诊断法:通过在齿轮上安装振弦传感器,采集齿轮振动信号,并通过信号分析来判断齿轮是否存在故障。
振弦传感器可以感知齿轮振动的幅值、频率等特征,通过与正常状态下的信号进行比较,可以判断故障的类型和程度。
综上所述,齿轮啮合频率是齿轮啮合过程中产生的基本频率,其机理主要与齿轮齿数之比、齿轮转速之差以及齿白度等因素有关。
针对齿轮故障的诊断方法包括声音诊断法、振动诊断法、温度诊断法、油液分析法以及振弦诊断法等。
这些方法可以通过检测齿轮的声音、振动、温度变化以及润滑油中的杂质等特征,来判断齿轮是否存在故障以及故障的类型和程度。
齿轮故障诊断的几种具体方法,经验总结齿轮在运行中如果发生故障就会影响到真个设备的运行状态,要如何来发现和诊断齿轮故障呢?有四种方法——时域平均法、边频带分析、倒频谱分析、Hilbert解调法,下面我们就来了解一下。
这是齿轮时域故障诊断的一种有效的分析方法。
该方法能从混有干扰噪声的信号中提取出周期性的信号。
因为随机信号的不相关性,经多次叠加平均后便趋于零,而其中确定的周期分量仍被保留下来。
时域平均法要拾取两个信号:一个是齿轮箱的加速度信号,另一个是转轴回转一个周期的时标信号。
时标信号就经过扩展或压缩运算,使原来的周期T转换为T’,相当于被检齿轮转过一整转的周期。
这时加速度测过来的信号以周期T’截断叠加,然后进行平均。
这种平均过程实质上是在所摄取的原始信号中消除其他噪声的干扰,提取有效信号的过程。
最后,再经过光滑滤波,得到被检齿轮的有效信号。
边频带成分包含有丰富的齿轮故障信息,要提取边频带信息,在频谱分析时必须有足够高的频率分辨率。
当边频带谱线的间隔小于频率分辨率时,或谱线间隔不均匀,都会阻碍边频带分析,必要时应对感兴趣的频段进行频率细化分析(ZOOM分析),以准确测定边频带间隔。
由于边频带具有不稳定性,在实际工作环境中,尤其是几种故障并存时,边频带错综复杂,其变化规律难以用具体情况描述,但边频带的总体水平是随着故障的出现而上升的。
对于有数对齿轮啮合的齿轮箱振动的频谱图中,由于每对齿轮啮合时都将产生边频带,几个边频带交叉分布在一起,仅进行频率细化分析识别边频特征是不够的,如偏心齿轮,除了影响载荷的稳定性而导致调频振动以外,实际上还会造成不同程度的转矩的波动,同时产生调频现象,结果出现不对称的边频带,这时要对它进行分析研究,最好的方法是使用倒频谱分析。
倒频谱分析将功率谱中的谐波族变换为到频谱图中的单根谱线,其位置代表功率谱中相应谐波族(边频带)的频率间隔,可以检测出功率谱图中难以辨别的周期性,从而便于分析故障。
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。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述
齿轮故障是导致汽车变速器出现故障的常见原因之一,因此齿轮故障的诊断对于汽车
维修和保养非常重要。
本文将综述一些常用的汽车变速器齿轮故障诊断方法,以帮助读者
更好地了解和应用这些方法。
一、目视检查法
目视检查法是最常用的一种齿轮故障诊断方法,通过对齿轮表面的观察和检查,可以
发现一些明显的故障现象,例如齿轮表面的磨损、划痕、裂纹等。
这种方法简单直观,但
只能发现一些表面故障,对于内部故障不易检测。
二、触觉和听觉诊断法
触觉和听觉诊断法是通过触摸和听声音来判断齿轮是否存在故障。
通过触摸齿轮,可
以感受到齿轮表面是否光滑,是否存在凹凸不平的情况。
通过听齿轮的声音,可以判断齿
轮是否有异响或者异常的噪音。
这种方法可以比较直观地判断齿轮是否存在故障,但对于
一些微小的故障可能不够敏感。
三、振动分析法
振动分析法是通过对齿轮运行时产生的振动进行分析,来判断齿轮是否存在故障。
由
于齿轮故障会在运行时产生一定的振动,通过对振动信号的分析可以得到齿轮的工作状态。
这种方法需要借助专业的振动分析仪器,并对振动信号进行处理和分析,因此在实际应用
中较为复杂。
汽车变速器齿轮故障的诊断方法多样,可以根据实际情况选择合适的方法进行诊断。
目视检查法、触觉和听觉诊断法是比较简单直观的方法,适用于一些明显的故障现象的判断;振动分析法、液压油分析法和数字信号处理法需要专业设备和技术支持,适用于对齿
轮工作状态进行更准确和细致的判断。
在实际应用中,可以综合采用多种方法相互印证,
以提高诊断的准确性和可靠性。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述6篇第1篇示例:汽车变速器齿轮是汽车传动系统中的重要部件,它起着传递动力和实现不同速度之间的转换功能。
齿轮故障是汽车变速器常见的问题之一,如果不能及时发现和修复,将严重影响汽车的驾驶性能和安全性。
掌握汽车变速器齿轮故障的诊断方法至关重要。
一、外观观察法:外观观察法是最简单直观的齿轮故障诊断方法,可以通过观察齿轮的表面是否存在明显的损伤和磨损来判断齿轮的健康状况。
如果发现齿轮表面存在明显的磨损、裂纹、变形等情况,那么很可能是齿轮故障导致,需要及时更换或修复。
二、听声诊断法:通过听齿轮传动时的声音来判断齿轮是否存在故障。
正常情况下,齿轮传动时应该是平稳无声的,如果听到刺耳的噪音、异响或者严重的啮合声,那么很可能是齿轮损坏导致的故障,需要进一步检查和修复。
四、性能测试法:性能测试法是通过检测汽车变速器的性能参数,如换挡速度、换挡顺畅度等来判断齿轮是否存在故障。
如果发现汽车变速器在换挡时速度变化缓慢、换挡顿挫或者无法正常换挡等情况,很可能是齿轮故障导致,需要进行详细的检查和修复。
汽车变速器齿轮故障的诊断方法有多种,可以结合多种方法来进行综合判断。
在日常驾驶过程中,如果发现汽车变速器存在异常情况,应及时进行诊断和修复,以确保汽车的正常运行和安全性。
希望以上内容能够帮助大家更好地了解汽车变速器齿轮故障诊断方法,保障汽车的驾驶安全。
第2篇示例:汽车变速器是汽车动力传动系统中至关重要的部件之一,它通过调整不同齿比的齿轮组合来实现车速和转速的变化,从而使得发动机可以在各种工况下始终运行在最佳状态。
由于使用频繁以及环境影响,汽车变速器齿轮故障是较为常见的问题之一。
一旦变速器齿轮出现故障,会直接影响车辆的正常行驶,并且可能导致更严重的损坏,因此及早发现并进行故障诊断至关重要。
一般而言,汽车变速器齿轮故障的诊断主要包括以下几个方面:1. 异常噪音诊断汽车变速器齿轮在运转过程中如果出现异常的噪音,往往是齿轮故障的一个征兆。
齿轮故障监测与诊断引言齿轮作为机械传动装置的重要组成部分,在工业生产过程中扮演着重要的角色。
齿轮故障可能会导致传动装置的失效,进而影响整个生产系统的稳定性与可靠性。
因此,对齿轮的故障监测与诊断显得尤为重要。
本文将介绍齿轮故障的常见类型、监测方法以及诊断技术,旨在为工程师提供相关知识以改善齿轮传动系统的运行。
齿轮故障的常见类型齿轮故障的常见类型包括齿面磨损、齿面损伤、齿根断裂和轴向偏移等。
齿面磨损是由于齿轮之间的相对滑动引起的,主要表现为齿面的变平、光亮和磨耗。
齿面损伤是因为齿轮传动系统在运行过程中受到冲击、振动或过载等因素的影响,造成齿轮齿面的断裂、脱落或裂纹等问题。
齿根断裂是由于齿轮齿面强度不足或负载过大引起的,造成齿根的断裂或塑性变形。
轴向偏移是指齿轮轴线之间的相对位移,可能会导致齿轮啮合不良,进而影响传动效果。
齿轮故障监测方法齿轮故障的监测方法可以分为在线监测和离线监测两种。
在线监测在线监测是指在齿轮传动装置运行过程中,利用各种传感器、信号采集装置和数据分析方法来实时监测齿轮的工作状态。
常见的在线监测方法包括:1.振动分析:通过安装加速度传感器或振动传感器来检测齿轮传动系统的振动信号,根据振动信号的频率、幅值和相位等特征来判断齿轮是否存在故障。
2.声学分析:利用麦克风等设备采集齿轮传动系统产生的声音信号,通过对声音信号的频谱分析和波形分析来判断齿轮的工作状态。
3.温度监测:通过安装温度传感器来检测齿轮传动系统的温度变化,高温可能是齿轮摩擦、磨损或润滑不良的表现。
4.油液分析:对齿轮传动系统的润滑油进行样品采集,并使用油液分析仪器检测油液中的金属颗粒、水分和污染物等指标,以判断齿轮的工作状态。
离线监测离线监测是指在齿轮传动装置停止运行后,通过对齿轮进行拆卸和检查来判断其工作状态。
常见的离线监测方法包括:1.目视检查:人工检查齿轮表面的磨损、损伤和断裂等情况,同时还可检查齿轮啮合间隙和轴向偏移等问题。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述汽车变速器是汽车动力传动系统中的重要部件,它通过调节换挡齿轮的位置,使发动机的转速和车速之间的比例得以变化,从而实现汽车的加速、减速和行驶稳定性。
而变速器齿轮作为变速器中的核心零部件之一,其工作状态对汽车的正常行驶起着至关重要的作用。
汽车变速器齿轮也会出现故障,比如齿轮损坏、齿轮间隙过大或过小等问题,这些故障会直接影响到汽车的正常运行。
对于汽车变速器齿轮故障的诊断方法,具有重要的意义。
一、常见汽车变速器齿轮故障及其表现1. 齿轮损坏:齿轮损坏是汽车变速器齿轮故障中较为常见的一种情况。
齿轮在长时间的工作中容易出现磨损、断裂或变形等情况,导致其工作不正常。
齿轮损坏的表现一般为变速不顺畅、异响、变速器跳挡等现象。
2. 齿轮间隙过大或过小:齿轮间隙是指相互啮合的齿轮齿面间的间隔距离,如果间隙过大或过小都会导致齿轮的正常工作受到影响。
过大的齿轮间隙容易导致振动和噪音,过小的齿轮间隙会增加齿面磨损和易损部位的失效。
3. 齿轮表面磨损:长时间的工作会导致齿轮表面磨损,特别是在高速、高负荷的工况下更容易出现齿面磨损的情况。
齿轮表面磨损会使齿轮间的传动比发生变化,导致变速不顺畅、换挡冲击等现象。
1. 视听法:通过观察和听声可以初步判断变速器齿轮是否存在故障。
观察变速器换挡过程中是否有异常噪音或震动,听听是否有异响等。
这种方法可以快速判断齿轮是否存在一些明显的故障症状,但并不一定准确。
2. 检查齿轮外观:将变速器齿轮取出并进行外观检查,观察齿轮表面是否存在磨损、裂纹、变形等情况,这是一种较为直观的检查方法,能够初步判断齿轮是否存在明显的损坏情况。
3. 测量齿轮间隙:通过测量齿轮间隙的方法来判断齿轮是否存在间隙过大或过小的情况。
可以使用测微仪或其他专门的测量工具来进行齿轮间隙的测量,进而判断齿轮是否工作正常。
4. 振动和噪音检测:利用振动和噪音检测仪器对变速器齿轮进行振动和噪音检测,可以更准确地判断齿轮是否存在异常情况。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述随着生活水平的提高和人口的增加,汽车已经成为了现代社会中非常普遍的交通工具之一。
而在汽车的各种零部件中,变速器是一个非常重要和核心的部件。
汽车变速器是用于调整发动机输出功率和车轮运动速度之间的传递比的机构,通过变速器可以使车辆在不同的路况和行驶状态下保持最佳的动力表现和燃油经济性。
然而,变速器中的齿轮作为变速器中最主要的传动部件之一,其工作环境十分恶劣,容易受到各种因素的影响导致故障,因此变速器齿轮故障的诊断是汽车维修保养的重要环节之一。
1. 齿轮故障的常见表现变速器中齿轮故障的表现非常多样化,但是通常表现为以下情况:1.1 齿轮磨损变速器齿轮在长期使用中容易发生磨损,磨损的严重程度与使用环境和使用方式有关。
当齿轮表面出现磨损时,会出现异响、抖动、动力下降、换档不顺畅等现象。
变速器齿轮轴承需要承受齿轮转动时产生的巨大压力和冲击力,因此也容易发生磨损或损坏。
当齿轮轴承产生故障时,车辆会出现异响、振动、紊流、失速等现象。
1.3 齿轮断裂或变形由于使用环境和使用方式的不同,变速器齿轮有可能产生断裂或变形。
当齿轮出现断裂或变形时,车辆会出现严重的异响和抖动,甚至会引起变速器卡死或损坏其他零部件。
2. 齿轮故障的诊断方法2.1 视觉检查法该方法是一种比较简单和直接的方法,即直接观察齿轮的表面情况。
如果表面出现明显的磨损、划痕和裂纹等,就可以判断齿轮存在损坏或磨损的情况。
该方法是一种非常经典的诊断方法,即通过听到发动机、变速器和车轮所发出的声音来判断齿轮的状况。
在车速增高的过程中,如果听到嘶嘶声、锤击声或喇叭声等异响,就可以判断齿轮存在故障的情况。
该方法是通过检测转速来判断齿轮的状况。
通常可以通过使用OBD自动检测仪来测试车速传感器和齿轮传感器的反馈数据,从而判断齿轮是否存在故障或异常状况。
该方法是一种较为专业和详细的检查方法,即需要将变速器拆卸并对齿轮进行详细检查。
在分解检查的过程中,需要特别注意齿轮表面的磨损情况、齿轮啮合间隙和齿轮的疲劳程度等。
齿轮故障诊断方法综述摘要齿轮是机械设备中常用的部件,而齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。
在许多情况下,齿轮故障又是导致设备失效的主要原因.因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。
介绍了故障的特点和几种诊断方法,并比较了基于粒子群优化的小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包和BP神经网络和基于小波分析等故障诊断方法的优缺点,并提出了齿轮故障诊断的难点和发展方向。
关键字齿轮故障诊断诊断方法分析比较发展目录第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 (1)1.1 齿轮故障诊断的发展 (1)1. 2齿轮故障形式与震动特征 (1)第二章齿轮传动故障诊断的方法 (2)2. 1高阶谱分析 (2)2。
1。
1参数化双谱估计的原理 (3)2.1.2试验装置与信号获取 (3)2。
1.3 故障诊断 (4)2.1.4应用双谱分析识别齿轮故障 (5)2.2基于边频分析的齿轮故障诊断 (6)2.2.1分析原理 (6)2。
2.2铣床振动测试 (6)2。
2。
3边频带分析 (8)2。
2.4故障诊断 (9)2. 3时域分析 (10)2.3。
1时域指标 (10)2。
3。
2非线性时间分析 (11)第一章齿轮故障诊断发展及故障特点1。
1 齿轮故障诊断的发展齿轮故障诊断始于七十年代初,早期的齿轮故障诊断仅限于在旋转式机械上测量一些简单的振动参数,用一些简单的方法进行诊断.这些简单的参数和诊断方法对齿轮故障诊断反应灵敏度较低,根本无法准确判断发生故障的部位。
七十年代末到八十年代中期,旋转式机械中齿轮故障诊断的频域法发展很快,其中R.B。
Randall和James1.Taylor等人做好了许多有益的工作,积累了不少故障诊断的成功实例,出现了一些较好的频域分析方法,对齿轮磨损和齿根断裂等故障诊断较为成功。
进入九十年代以后,神经网络、模糊推理和网络技术的发展和融合使得齿轮系统故障诊断进入了蓬勃发展的时期。
我国学者在齿轮故障诊断研究方面也做了大量工作。
第1章齿轮箱失效比重及失效形式齿轮箱在机械设备中扮演着非常重要的角色,通常情况下,原动机输出的转矩和转速不能直接用于执行元件执行操作,需要进行转矩放大和降低转速,通常使用的传动设备有齿轮减速箱、带传动、链传动等,由于齿轮箱传动瞬时传动比恒定、传动效率高、工作可靠、使用寿命长、结构紧凑、适用范围从1W到数万KW等优点,所以齿轮箱传动是机械传动系统中运用最广泛的一种传动形式。
1.1 齿轮箱失效原因及比重机械设备中的齿轮箱从装配投入使用开始,除了设备维护以外,齿轮箱都需要保持一个稳定的运行状态,长期的高负荷运转使齿轮箱的故障率非常大,在机械设备中,造成齿轮箱故障的原因及失效比重如下表所示:由此可见,齿轮箱失效主要的原因是维护和操作不当,相邻的零件故障也会造成齿轮箱的故障,设计不合理也是严重影响齿轮箱使用的重要因素,为保障机械设备在运行中稳定可靠,除了合理设计齿轮箱外,正确选择相邻零件、合理操作维护是保障稳定运行的重要手段。
当出现故障时,能够准确找出故障是对齿轮箱维护的重要前提,因此,掌握齿轮箱故障诊断技术非常重要。
1.2 齿轮箱失效零件及失效比重在齿轮箱中,失效的主要零件及失效比重如下表所示:由此可见,齿轮失效是造成齿轮箱失效的主要原因,由于制造误差、装配不当或在不适当的条件(如载荷、润滑等)下使用,齿轮常发生损伤,从而导致机械设备不能够用稳定运行,甚至发生生产安全事故。
1.3 齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式有四种:轮齿断裂、齿面磨损、齿面疲劳、齿面塑性变形。
1.31 轮齿折断齿轮副在啮合传递运动时,主动轮的作用力和从动轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上,最危险的情况是接触点某一瞬间位于轮齿的齿顶部,此时轮齿如同一个悬臂梁,受载后齿根处产生的弯曲应力为最大,若因突然过载或冲击过载,很容易在齿根处产生过负荷断裂。
即使不存在冲击过载的受力工况,当轮齿重复受载后,由于应力集中现象,也易产生疲劳裂纹,并逐步扩展,致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。
轮齿的断裂是齿轮的最严重的故障,常因此造成设备停机,在齿轮故障中,轮齿折断概率为41%。
1.32 齿面磨损(1)粘着磨损在低速、重载、高温、齿面粗糙度差、供油不足或油粘度太低等情况下,油膜易被破坏而发生粘着磨损。
润滑油的粘度高,有利于防止粘着磨损的发生。
(2)磨粒磨损与划痕含有杂质颗粒以及在开式齿轮传动中的外来砂粒或在摩擦过程中产生的金属磨屑,都可以产生磨粒磨损与划痕。
(3)腐蚀磨损由于润滑油中的一些化学物质如酸、碱或水等污染物与齿面发生化学反应造成金属的腐蚀而导致齿面损伤。
(4)烧伤烧伤是由于过载、超速或不充分的润滑引起的过分摩擦所产生的局部区域过热,这种温度升高足以引起变色和过时效,会使钢的几微米厚表面层重新淬火,出现白层。
损伤的表面容易产生疲劳裂纹。
(5)齿面胶合大功率软齿面或高速重载的齿轮传动,当润滑条件不良时易产生齿面胶合(咬焊)破坏,即一齿面上的部分材料胶合到另一齿面上而在此齿面上留下坑穴,在后续的啮合传动中,这部分胶合上的多余材料很容易造成其他齿面的擦伤沟痕,形成恶性循环,在齿轮失效中,齿面磨损的概率为10%。
1.33 齿面疲劳所谓齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。
造成点蚀的原因,主要是由于工作表面的交变应力引起的微观疲劳裂纹,润滑油进入裂纹后,由于啮合过程可能先封闭入口然后挤压,微观疲劳裂纹内的润滑油在高压下使裂纹扩展,结果小块金属从齿面上脱落,留下一个小坑,形成点蚀。
如果表面的疲劳裂纹扩展得较深、较远或一系列小坑由于坑间材料失效而连接起来,造成大面积或大块金属脱落,这种现象则称为剥落。
剥落与严重点蚀只有程度上的区别而无本质上的不同。
实验表明,在闭式齿轮传动中,点蚀是最普遍的破坏形式。
在开式齿轮传动中,由于润滑不够充分以及进入污物的可能性增多,磨粒磨损总是先于点蚀破坏,在齿轮失效中,齿面疲劳发生的概率为31%。
1.34 齿面塑性变形软齿面齿轮传递载荷过大(或在大冲击载荷下)时,易产生齿面塑性变形。
在齿面间过大的摩擦力作用下,齿面接触应力会超过材料的抗剪屈服极限,齿面材料进入塑性状态,造成齿面金属的塑性流动,使主动轮节圆附近齿面形成凹沟,从动轮节圆附近齿面形成凸棱,从而破坏了正确的齿形。
有时可在某些类型的齿轮的从动齿面上出现“飞边”,严重时挤出的金属充满顶隙,引起剧烈振动,甚至发生断裂。
第2章齿轮振动机理及信号特征齿轮传动系统是一个弹性的机械系统,由于结构和运动关系的原因,存在着运和力的非平稳性。
如图所示,当齿轮正常时,两个齿轮的啮合点在同一条直线上,这条直线为两个齿轮基圆的共切线,啮合力的方向与两基圆共切线共线,方向与齿轮旋转方向一致,如图(a)所示。
当齿轮副只有一个啮合点时,随着啮合点沿啮合线移动,被动轮的角速度存在一定的波动。
当此轮发生故障时,两个齿轮的啮合点发生偏移,此时这两个点不在同一条直线上,啮合力的方向也不在同一条直线上,当有两个啮合点时,因为只能有一个角速度,因而在啮合的轮齿产生弹性变形,这个弹性变形力随啮合点的位置、轮齿的刚度以及啮合的进入和脱开而变化,啮合力是一个随时间变化的力,即使主动轮传递的是一个恒定的转矩,在从动轮上任然随时间产生变化的啮合力和转矩,单个齿轮可以看作变载面悬臂梁,啮合齿的综合刚度也随啮合力的变化而改变,这就造成齿轮振动的动力学分析更加复杂。
从这个意义上说:齿轮传动系统的啮合振动是不可避免的。
振动的频率就是啮合频率。
也就是齿轮的特征频率,其计算公式如下:齿轮一阶啮合频率:z n f c 600= 啮合频率的高次谐波0c ci if f = i=2、3、4、… n其中:n ——齿轮轴的转速(r/min )z ——齿轮的齿数2.1 齿轮啮合的特征频率——边频带由于传递的扭矩也随着啮合而改变,它作用到转轴上,使转轴发生扭振。
而转轴上由于键槽等非均布结构的存在,轴的各向刚度不同,刚度变动的周期与轴的周转时间一致,激发的扭振振幅也就按转轴的转频变动。
这个扭振对齿轮的啮合振动产生了调制作用,从而在齿轮啮合频率的两边产生出以轴频为间隔的边频带。
边频带也是齿轮振动的特征频率,啮合的异常状况反映到边频带,造成边频带的分布和形态都发生改变。
可以说:边频带包含了齿轮故障的丰富信息。
此外齿轮制造时所具有的:偏心误差、周节误差、齿形误差、装配误差等都能影响齿轮的振动。
所以在监测低精度齿轮的振动时,要考虑这些误差的影响。
站在故障诊断的实用立场上看,只要齿轮的振动异常超标,就是有故障,就需要处理或更换。
所以大多数情况下,并不需要辨别是哪种误差所引起,只需判定能否继续使用。
在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号,一般是在轴承、箱体有关部位测量。
当齿轮旋转时,无论齿轮发生了异常与否,齿的啮合都会发生冲击啮合振动,其振动波形表现出振幅受到调制的特点,甚至既调幅又调频。
2.2 各类故障在频域中的表现(1)当齿轮均匀磨损时,啮合频率及其谐波分量保持不变,但幅值大小改变,高次谐波幅值增大较多;(2)调幅现象。
它是由于齿面载荷波动对幅值的影响造成的,调幅的一个原因是齿轮偏心,此时的调制频率为齿轮的回转频率。
当在齿轮上有一个齿存在局部缺陷时,相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制,脉冲的长度等于齿的啮合周期;(3)调频现象。
在实际情况中,同样的齿面压力的波动,在产生调幅现象的同时,也会引起频率调制现象,其结果是在谱上得到一个调幅与调频综合形成的边频带。
齿轮存在偏心时,由于齿面载荷变化引起调幅现象的同时,又由于齿轮转速的不均匀而引起调频现象。
(4)附加脉冲。
实际测得的信号不一定对称于零线,可将信号分解为两部分:即调幅部分和附加脉冲部分。
附加脉冲是回转频率的低次谐波。
平衡不良、对中不良和机械松动等,均是回转频率的低次谐波振源,但不一定与齿轮缺陷直接有关。
附加脉冲的影响一般不会超出低频段,即在啮合频率以下;(5)隐含谱线。
是功率谱上的一个频率分量,产生的原因为加工过程给一个齿轮所带来的周期性缺陷。
齿轮频谱上边频带的形成2.3 典型故障特征(1)轮齿断裂:以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率,故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率,调制边频带宽而高;(2)轮齿塑性变形:以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率,齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制;(3)齿轮均匀磨损:齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大;(4)轴不对中:调制频率的2倍频幅值最大;(5)齿面剥落等集中性故障:边带的阶数多而分散;(6)齿面点蚀等分布性故障:边带阶数少而集中;(7)轴承故障:齿轮啮合频率的振幅迅速升高,边频的分布和幅值并无变化。
第3章齿轮故障分析方法3.1 功率谱分析法功率谱分析可确定齿轮振动信号的频率构成和振动能量在各频率成分上的分布,是一种重要的频域分析方法。
幅值谱也能进行类似的分析,但由于功率谱是幅值的平方关系,所以功率谱比幅值谱更能突出啮合频率及其谐波等线状谱成分而减少了随机振动信号引起的一些“毛刺”现象。
3.2 边频带分析法变频带有丰富的齿轮故障信息,要提取边频带信息,在频谱分析时必须有足够高的频率分辨率。
当边频带谱线的间隔小于频率分辨率时,或谱线间隔不均匀,都阻碍边频带的分析,必要时应对感兴趣的频段进行频率细化分析(ZOOM分析),以准确测定边频带间隔。
一般从两方面进行边频带分析,一是利用边频带的频率对称性,找出(n=1、2、3 …)的频率关系,确定是否为一组边频带。
如果是边频带,则可知道啮合频率ƒZ和调制信号频率ƒr。
二是比较各次测量中边频带幅值的变化趋势。
根据边频带呈现的形式和间隔,有可能得到以下信息:(1)当边频间隔为旋转频率ƒr时,可能为齿轮偏心、齿距的缓慢的周期变化及载荷的周期波动等缺陷存在,齿轮每旋转一周,这些缺陷就重复作用一次,即这些缺陷的重复频率与该齿轮的旋转频率相一致。
旋转频率ƒr指示出问题齿轮所在的轴。
(2)齿轮的点蚀等分布故障会在频谱上形成类似1)的边频带,但其边频阶数少而集中在啮合频率及其谐频的两侧(参见图8—6)。
(3)齿轮的剥落、齿根裂纹及部分断齿等局部故障会产生特有的瞬态调制,在啮合频率其及谐频两侧产生一系列边带。
其特点是边带阶数多而谱线分散,由于高阶边频的互相叠加而使边频族形状各异。
(参见图8—7)。
严重的局部故障还会使旋转频率ƒr及其谐波成分增高。
需要指出的是,由于边频带成分具有不稳定性,在实际工作环境中,尤其是几种故障并存时,边频族错综复杂,其变化规律难以用上述的典型情况表述,而且还存在两个轴的旋转频率ƒr混合情况。
但边频的总体水平是随着故障的出现而上升的。
3.3 倒频谱分析法对于同时有数对齿轮啮合的齿轮箱振动频谱图,由于每对齿轮啮合时都将产生边频带,几个边频带交叉分布在一起,仅进行频率细化分析识别边频特征是不够的;由于倒频谱将功率谱中的谐波族变换为倒频谱图中的单根谱线,其位置代表功率谱中相应谐波族(边频带)的频率间隔时间(倒频谱的横坐标表示的是时间间隔即周期时间),因此可解决上述问题。