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嘉峪檢測網(wǎng) 2018-06-27 19:15
齒輪減速箱在運行中與其狀態(tài)有關的特征有振動、溫度 、噪聲 、潤滑油中的磨粒等。齒輪故障比較復雜，齒輪裝置振動的特征提取量具有測試方便、反應迅速、信息量全面、方法較成熟的特點。目前，齒輪的故障診斷主要是通過對運行中的動態(tài)信號的分析處理來實現(xiàn)的，一般有時域 、頻域和幅值域三種。頻域分析是對信號進行FFT變換，得到頻譜圖，頻譜突出了信號在各頻率下的強弱變化，可以根據(jù)頻譜特征來判別設備的狀態(tài)和進行故障分析。頻域分析方法的多樣性和諸多優(yōu)點，使其成為故障診斷中應用最多的方法。在實際工作中，通常會先利用常規(guī)的時域分析做出初步故障判斷，再利用頻譜方法得出齒輪故障精密診斷結果 。
齒輪工作過程中的常見故障有減速機軸承振動噪聲及發(fā)熱 、齒輪嚙合不良及振動?，F(xiàn)場監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)減速機的傳動軸及齒輪嚙合部噪聲大，振動增大。為確保齒輪減速箱的正常運行，隨時掌握其運行情況，應在減速箱的兩級齒輪嚙合處及軸承位置設置水平、垂直兩個測點。通過安裝在齒輪箱上的加速度傳感器測得振動信號，并對振動信號進行頻譜分析，可有效評價齒輪箱齒輪和軸承的質(zhì)量，并對異常振動源進行診斷。
圖1 齒輪箱的示意圖
設備的相關技術參數(shù)包括：
電機的額定轉速為1500r/min ，G1，G2，G3，G4 分別表示兩級減速齒輪箱的四個齒輪。齒輪齒數(shù)分別為Z1=8，Z2=96 ，Z3=8，Z4=100。
測試設備為YVD一5904手持式動態(tài)信號分析儀和ICP加速度傳感器。動態(tài)信號分析儀的采樣頻率為1.28kHz，分析頻率為500Hz，頻域線數(shù)為400線。
測試位置和傳感器安裝位置。根據(jù)減速箱外殼為鋁合金，在線監(jiān)測時應采用剛性高的蠟固定傳感器，其特點是頻率特性好，但不耐高溫。選擇將傳感器安裝在減速機的兩級齒輪嚙合處及軸承位置設置水平、垂直兩個測點。
在電機空載的情況下測試了電機的工頻。測試數(shù)據(jù)顯示共振峰值頻率在25Hz，幅值為0.02mm/s。由此計算出電機的工作轉速為1500r/min，并可計算出各級嚙合頻率 ：
主軸1的轉頻率fr1=750r/min (12.5Hz)；
中間軸2的轉頻fr2=Z1fr1/Z2=62.5r/min (1.04Hz)；
輸出軸3的轉頻fr3=Z3fr2/Z4=5r/min (0.083Hz)；
Z1與Z2的嚙合頻率fe1=fr1Z1=fr2Z2=100Hz；
Z3與Z4的嚙合頻率fe2=fr3Z3=fr4Z4=8.3Hz。
根據(jù)主軸和各級齒輪傳動嚙合頻率所在的范圍，設定以下幾個頻率為監(jiān)測時需要重點關注的頻率和幅值：主軸1、2 、3的轉頻，Z1與Z2的嚙合頻率以及倍頻，Z3與Z4的嚙合頻率以及倍頻。
圖2 測點1減速箱振動分析的時域波形圖和振動頻譜圖
圖3 測點1減速箱振動分析的頻域峰值圖譜
從頻譜分析圖中，顯示邊頻嚙合頻率的邊頻不是很多，主要峰值以主軸1的轉頻 （12.5Hz） 、電機的工作頻率（25Hz）和Z1與Z2的嚙合頻率及其倍頻為主（100Hz、200Hz、300Hz、402Hz、492.5Hz）。其中，以Z1與Z2的齒輪嚙合頻率的倍頻峰值最高，說明Z1與Z2的齒輪嚙合是主要的振動源。據(jù)此，判斷G1與G2齒輪嚙合存在局部缺陷。另外，頻譜圖中存在次較高峰值的是主軸1的轉頻，且其振動速度值高于一倍頻，很可能存在由于轉軸不對中或不平行引起的齒輪嚙合不良。
圖4 測點2的減速箱振動分析的時域波形圖和振動頻譜圖
從頻譜分析圖中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的高頻故障成分，說明G3與G4齒輪嚙合良好。
停機后檢查設備，發(fā)現(xiàn)減速機G1與G2齒輪嚙合表面有剝落現(xiàn)象，與上述診斷結果吻合。由于處理及時，避免了一起重大設備事故，說明應用狀態(tài)監(jiān)測技術，可以快速、高效地檢測出設備的故障，提高設備的運轉安全性，有效降低企業(yè)因設備故障帶來的經(jīng)濟損失。
來源：AnyTesting
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