第2章 齿轮箱的故障和振动信号
2.1齿轮箱故障的主要形式
齿轮箱系统是包含齿轮、轴承、传动轴及箱体等结构的复杂系统。其中主要故障发生在齿轮、轴承和传动轴上。在齿轮箱的诊断中，一般只给出是否产生故障及产生故障的位置，根据振动信号的特点，一般常见的典型故障形式有齿轮失效、轴和轴系失效、箱体共振和轴承疲劳脱落和点蚀等几种【5】。
在这些常见故障中，齿轮和滚动轴承的故障占齿轮箱故障的80％左右【4】。因此，对齿轮和滚动轴承的故障类型和振动机理进行剖析，对于识别齿轮箱故障类型有重要的意义。
2.1.1 齿轮的故障类型及振动机理
（1）齿轮的故障类型 齿轮的故障类型大致可分为以下两种类型：
1）由制造误差和装配误差引起的故障。具体的故障包括齿轮偏心、齿距偏差、齿形误差、轴线不对中、齿面一段接触等故障。齿轮制造时造成的主要缺陷有：偏心、齿距偏差和齿形误差等。齿轮装配不当，也会造成齿轮的工作性能恶化。当齿轮的这些误差较严重时，会引起齿轮传动中忽快忽慢的转动，啮合时产生冲击引起较大的振动和噪声等【5】。
2）运行中产生的故障 齿轮除上述故障外，其在本身运行过程中也会形成许多常见的故障，例如断齿、齿根疲劳裂纹、齿面磨损、点蚀剥落、严重交合等等。齿轮预定寿命内不影响使用的磨损成文正常磨损，如果因使用不当、用材不当、接触面存在硬颗粒以及润滑油不足等原因引发早期磨损，将导致齿轮形变、重量损失、齿厚变薄、噪声增大等后果，甚至会导致齿轮失效。其中若润滑油不足，还会导致齿面胶合，胶合一旦发生，齿面状况变差，功耗增大，从而使得振动信号变强。
（2）齿轮的振动机理 一对啮合齿轮，可以看作一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统，其力学模型如图2-1所示。
图2-1齿轮对的力学模型
其振动方程为【4】：
MrX+CX+K(t)X=K(t)E1+K(t)E2(t) 2-1
式中 X——为沿作用线上齿轮的相对位移
《机械故障诊断技术》读书报告
电机诊断案例分析综述
Motor diagnosis case analysis were reviewed
学 院：机械与汽车工程学院
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
学年学期：2015-2016学年
第一学期
摘要
由于电机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要，推广中国的高效率电机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文从五种不同种类电机的故障分析及维护进行了初略的探讨和分析，并给出了一些日常维护的方法。
关键词：电机种类；故障分析；维护保养
Abstract
Due to the development of the motor and a wide range of applications, its use, maintenance
and maintenance work is becoming more and more important, to promote China's high efficiency
of motor is necessary. But in daily use process how to safeguard, its influence is evident. This
article from five different kinds of motor fault analysis and maintenance of slightly discusses and
analysis, and some routine maintenance method is presented.
Keywords：Motor type; Fault analysis; maintenance
目录
1 前言............................................................................................................................1
齿轮减速机故障诊断分析
齿轮减速机故障诊断分析：
1.概述
目前，用于传递动力与运动的机构中，齿轮减速机的应用非常广泛。齿轮减速机是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，随着现代化机械设备的不断大型化、复杂化.其工作和结构形式愈加复杂，经常性引发设备故障.在线对齿轮减速机的工况监测与故障诊断技术运用也就显得更加重要。关于齿轮减速机故障诊断分析方法和测试手段，国内外学者做了一些定性研究和典型案例分析。在此运用故障诊断分析技术对一台二次圆筒混合机的三级齿轮齿轮减速机噪声超标的原因进行分析，并结合现场测试数据，分析出齿轮减速机齿轮存在缺陷的主要影响因素，提前预测设备隐患，由此提出相应的解决办法。
2.齿轮减速机特征频率分析
齿轮减速机特征频率主要包括轴频、齿轮的啮合频率、轴承的内外圈、滚动体、保持架的频率，它们与谐频、边频相结合，成为对齿轮减速机故障判定的依据。
造成齿轮振动故障的主要原因如下。
(1)齿轮制造和安装误差引起的故障。齿轮在制造过程中存在误差或由于装配过程中产生的误差，降低了齿轮的啮合精度，导致齿轮的振动和噪声增大，增大了齿轮的故障率，在频谱图上表现为啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
(2)齿轮自身固有运动(工作环境)引起的故障。齿轮在啮合过程中，齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动.产生噪声，在频谱图上表现为齿轮的啮合频率。
(3)齿轮表面损伤故障。
①齿面磨损。齿轮由于齿面剥落、拉伤等缺陷发展到一定程度时，齿轮每转I圈就会相互撞击1次，产生明显的冲击现象。每一次撞击相当于I个脉冲激励，脉冲响应函数为齿轮固有的衰减振动，从而构成了周期性较高频率的冲击振动信号，循环周期就是轴的旋转周期，衰减振动频率就是齿轮的固有频率。
②齿面点蚀、崩齿。齿轮在啮合过程中，尤其是因为齿轮磨损、齿隙增大时都会产生啮合振动，振动频率为齿轮啮合频率。例如:某点出现缺陷(如点蚀、崩齿)时.齿轮啮合过程中产生短期的“加载”、“卸载”效应，产生幅值调整和频率调整信号，其在频域上表现为以啮合频率为中心，以轴的旋转频率为间距的一组谱线，即边频带。
故障诊断技术在齿轮箱维护保养中的应用
摘要橡胶加工挤出机是一种轮胎行业生产中的关键大型设备，其主要生产各类轮胎胎面胎侧零件，同时为压延生产提供原材料。在这类大型设备的结构中，挤出机的齿轮减速器的正常工作对于整台挤出机是否能够正常工作是极其关键的。由于齿轮减速器本身的工作特点导致其一旦工作失效就会导致整机设备的失效，同时由于大多数齿轮减速器属于封闭式结构，对于这种结构的齿轮减速器如何进行故障诊断一直是企业设备管理工作中的重点与难点。
关键词橡胶加工；维护保养；故障
1齿轮箱齿轮的主要故障特征
1.1齿轮均匀磨损
齿轮的均匀磨损是指齿轮由于长时间工作条件下造成的齿面正常磨损。
频域特征：齿轮均匀磨损后，啮合频率及其谐波分量在频域中原始位置保持不变，但是其幅值将会增大，同时高次分量的幅值增幅相对较大。一般分析频域时，要分析最少3个的谐波幅值的变化才能分析出。
1.2齿轮偏心
齿轮偏心一般指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合。往往是由于齿轮的加工误差造成的。
频域特征：齿轮传动中，齿轮存在偏心问题后，其频谱在两个方面会产生变化。一是，齿轮的旋转频率为特征的附加脉冲幅值增大；二是，齿轮啮合频率幅值会产生调幅现象，其比所调制的啮合频率要小的多。
图1 齿轮不同轴典型频谱
图2齿轮局部异常典型频谱
1.3齿轮局部异常
齿轮局部异常现象包括：齿轮根部存在裂纹、齿轮面严重磨损、轮齿折断等。局部异常现象的典型振动波形是以齿轮转动频率为周期的冲击脉冲。而其主要的频率特征是以齿轮的旋转频率为主。
