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基于声信号分析的齿轮故障诊断方法

基于声信号分析的齿轮故障诊断方法
基于声信号分析的齿轮故障诊断方法

齿轮故障诊断

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

故障诊断思考题答案介绍

Ps:特别鸣谢找答案的童鞋:顶哥、军哥、白总、渠子、愣公、小唐、553宿 舍、562宿舍、各位镁铝。 希望在以后的考试中学神们或者有资料的童鞋能够多多资源共享,为大家整理资料。共同度过大四的考试,不求高分,只求不挂。 过程装备检测与诊断思考题答案 1.故障诊断技术的基本体系? 2.定期维修优缺点(p6--p7) 1.机械故障诊断的特性?(p2--p4) 2.开展机械故障诊断技术的社会和经济意义?(p4--p6) 3.故障诊断技术的发展方向? 1.过程装备故障的主要分类? 2.常见的故障监测技术有哪些?(p13--p16)

3.浴盆曲线的特点是什么? 1常用设备故障状态的识别方法? 答:(1)信息比较诊断法(2)参数变化诊断法(3)模拟实验诊断法(4)函数诊断法(5)故障树分析诊断法(6)模糊诊断法(7)神经网络诊断法。 2故障树分析法是如何定义的? 答:故障树分析法简称FTA,它是以研究系统中最不希望发生的故障状态(结果)出发,按照一定的逻辑关系从总体到部件一层层地进行逐级细化,推理分析故障形成的原因,最终确定故障发生的最初基本原因、影响程度和发生概率。 3模糊诊断的具体过程是什么? 答:就是对故障征兆所给的数据,组成征兆向量A的隶属函数μA(B),用经验、统计或实验数据建立故障征兆和故障原因之间的模糊关系矩阵R,然后通过模糊关系矩阵方程和逻辑运算求得故障原因B。 4试定义能量信号、功率信号、时限和频限信号? 答:(1)在所讨论的区间(—∞,∞),若信号函数x(t)平方可积,则W为有限值,这种信号称为能量信号;(2)许多信号在区间(—∞,∞)内能量不是有限值,而平均功率P是不等于零的有限值,这种信号称为功率信号;(3)时域有限信号是在有限时间区间(t1,t2)内有定义,而在区间外恒等于零;频域有限信号是指信号经过傅里叶变换,在频域内占据一定带宽(f1,f2),在带宽外恒等于零。 5常见的故障监测技术 答:(1)故障信号监测诊断技术(2)声信号监测诊断技术(a声音监听法,b声谱分析法,c声强法)(3)温度信号监测诊断技术(4)润滑油的分析诊断技术(5)其他无损检测诊断技术。 6专家系统故障诊断方法 答:一、基于规则的诊断推理:包括正向推理、反向推理、和混合推理 二、基于模型的诊断推理 三、基于案例的诊断推理 四、不精确推理 7盆浴曲线的特点 浴缸曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值,它是以使用时间为横坐标,以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高,中间低,有些像浴缸,所以称为“浴缸曲线”。 浴缸曲线实践证明大多数设备的故障率是时间的函数,典型故障曲线称之为浴缸曲线,曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段:早期故障期,偶然故障期,严重故障期。

齿轮箱的故障类型及振动机理改

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】: M r X+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 K(t)——齿轮啮合刚度 M r——齿轮副的等效质量

齿轮传动系统的故障诊断方法研究要点

齿轮传动系统的故障诊断方法研究内容提要:在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态(故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。 关键词:齿轮故障;故障诊断;振动;裂纹

目录 引言 (1) 第一章影响齿轮产生振动的因素 (2) 1.1 振动的产生 (2) 1.2 振动的故障 (2) 第二章齿轮裂纹故障诊断 (4) 2.1 裂纹产生的原因 (4) 2.2齿轮裂纹分类、特征、原因及预防措施 (4) 2.2.1淬火裂纹 (4) 2.2.2磨削裂纹 (4) 2.2.3疲劳裂纹 (5) 2.2.4轮缘和幅板裂纹 (6) 第三章齿轮故障诊断方法与技术展望 (7) 3.1 齿轮故障诊断的方法 (7) 3.1.1 时域法 (7) 3.1.2 频域法 (7) 3.1.3 倒频谱分析 (8) 3.1.4 包络分析 (8) 3.1.5 小波分析方法 (8) 3.2 齿轮故障诊断技术的展望 (9) 结论 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)

引言 随着科学技术的不断进步,机械设备向着高性能、高效率、高自动化和高可靠性的方向发展。齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点,是改变转速和传递动力的最常用的传动部件,是机械设备的一个重要组成部分,也是易于故障发生的一个部件,其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。 在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态(故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。

机械故障诊断之齿轮故障小议

机械故障诊断之齿轮故 障小议 集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

机械故障诊断之齿轮故障小议随着时代的不断发展,机械已日益成为生产过程中不可或缺的一部分。而机械的高性能化、高自动化、高效率化是现代机械的一个重要发展方向。齿轮作为传动机械设备中至关重要的部件,它不仅关乎机械的正常运转,且对整个生产过程的进度与经济效益等产生巨大影响。而齿轮发生故障又是常出现的事件,因此,加大对齿轮出现故障的原因与解决方法的研究尤显必要。本文将针对此进行粗略探讨。 现代化的不断发展让机械设备也日益朝着大型化、复杂化方向发展,其设备的构造与操作原理也愈加复杂。齿轮是机械设备中用来传递动力的重要部件,而齿轮故障又时常发生,这无疑会对机械的整体运作产生不利影响。所以,有必要对齿轮故障进行分析,并能理论联系实际,通过实际案例来寻求解决方法,从而做到故障出现时能及时解决并予以防范。 机械设备中齿轮常见故障分析 齿轮在机械设备中有个重要作用,这就是它能传递运动,而且能控制运动方向,影响运动速度。而为更好地调控齿轮运转速度,就需要齿轮减速机装置的安装。我们知道,与齿轮减速机有关的几个主要频率为轴频、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。同时,与齿轮减速机有密切关系的是齿轮振动,且通过齿轮振动是判断齿轮故障的一个重要方式。因此,笔者将重点针对齿轮减速与齿轮振动的有关故障开展具体探讨。 2.1齿轮振动发生故障的一个重要原因是齿轮在生产与安装中存在失误。生产齿轮是齿轮得以发挥自身作用的首要条件,而生产制作中的微小误差就能导致齿轮的啮合精度降低,从而带来齿轮的振动和噪声增大,这些问题的出现无疑会提高齿轮的故障率[2]。因而,我们的相关机械使用单位应对齿轮的生产源与齿轮安装予以极大关注。 2.2齿轮振动出现故障的另一个原因是与齿轮的工作环境适宜度有关。因不同的工作环境在空气湿度、空气质量、温度等方面都存在差异。而齿轮作为现代化机械,其对工作环境有一定要求。因齿轮在啮合过程中,齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动,如果此时其工作环境存在高湿度或其他不利影响,就会对齿轮的正常振动带来不利影响。为减少此种不必要的失误,我们的机械使用单位就应提前做好齿轮工作环境的净化工作。 2.3齿轮运行过程中存在因所使用到的润滑剂质量不达标而导致齿轮故障的现象。齿轮的运转少不了润滑剂的调节,有些单位为减少经济成本投入而使用不够清洁的润滑剂,或者使用的润滑剂不足,这些情况无疑会

滚动轴承故障诊断与分析..

滚动轴承故障诊断与分析Examination and analysis of serious break fault down in rolling bearing 学院:机械与汽车工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 班级:2010020101 姓名: 学号: 指导老师:王林鸿

摘要:滚动轴承是旋转机械中应用最广的机器零件,也是最易损坏的元件之一, 旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关,轴承的工作好坏对机器的工作状态有很大的影响,其缺陷会产生设备的振动或噪声,甚至造成设备损坏。因此, 对滚动轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。 关键词:滚动轴承故障诊断振动 Abstract: Rolling bearing is the most widely used in rotating machinery of the machine parts, is also one of the most easily damaged components. Many of the rotating machinery fault associated with rolling bearings, bearing the work of good or bad has great influence to the working state of the machine, its defect can produce equipment of vibration or noise, and even cause equipment damage. Therefore, the diagnosis of rolling bearing fault analysis, is especially important in the practical production. Key words: rolling bearing fault diagnosis vibration 引言:滚动轴承是机器的易损件之一,据不完全统计,旋转机械的故障约有30% 是因滚动轴承引起的,由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。如何准确判断出它的末期故障是非常重要的,可减少不必要的停机修理,延长设备的使用寿命,避免事故停机。滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原因引起损坏,如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等。即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下,经过一段时间运转,轴承也会出现疲劳剥落和磨损。总之,滚动轴承的故障原因是十分复杂的,因而对作为运转机械最重要件之一的轴承,进行状态检测和故障诊断具有重要的实际意义,这也是机械故障诊断领域的重点。 一滚动轴承故障诊断分析方法 1滚动轴承故障诊断传统的分析方法 1.1振动信号分析诊断 振动信号分析方法包括简易诊断法、冲击脉冲法(SPM法)、共振解调法(IFD 法)。振动诊断是检测诊断的重要工具之一。 (1)常用的简易诊断法有:振幅值诊断法,反应的是某时刻振幅的最大值,适用于表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断;波峰因素诊断法,表示的

齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断方法综述 摘要齿轮就是机械设备中常用得部件,而齿轮传动也就是机械传动中最常见得方式之一。在许多情况下,齿轮故障又就是导致设备失效得主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要得意义。介绍了故障得特点与几种诊断方法,并比较了基于粒子群优化得小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包与BP神经网络与基于小波分析等故障诊断方法得优缺点,并提出了齿轮故障诊断得难点与发展方向。 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 齿轮故障诊断得发展 (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得方法 (2) 2、 1高阶谱分析 (2) 2、1、1参数化双谱估计得原理 (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 (4) 2、2基于边频分析得齿轮故障诊断 (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 (7) 2、2、4 故障诊断 (8) 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 (10)

第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 1、1 齿轮故障诊断得发展 齿轮故障诊断始于七十年代初,早期得齿轮故障诊断仅限于在旋转式机械上测量一些简单得振动参数,用一些简单得方法进行诊断。这些简单得参数与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得部位。七十年代末到八十年代中期,旋转式机械中齿轮故障诊断得频域法发展很快,其中R、B、Randall与James1、Taylor等人做好了许多有益得工作,积累了不少故障诊断得成功实例,出现了一些较好得频域分析方法,对齿轮磨损与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、模糊推理与网络技术得发展与融合使得齿轮系统故障诊断进入了蓬勃发展得时期。 我国学者在齿轮故障诊断研究方面也做了大量工作。1986年,屈梁生、何正嘉在《机械故障诊断学》中分析了齿轮故障得时频域特点。1988年,颜玉玲、赵淳生对滚动轴承得振动监测及故障诊断进行了分析。1997年,郑州工业大学韩捷等在“齿轮故障得振动频谱机理研究”中对齿轮得故障机理做了探讨。西安交通大学张西宁等在“齿轮状态监测与识别方法得研究”中提出了一种新方法即基于一致度分析。 1、 2齿轮故障形式与震动特征 通常齿轮在运转时,由于制造不良或操作维护不善会产生各种形式得故障。故障形式又随齿轮材料、热处理、运转状态等因素得不同而不同,常见得齿轮故障形式有齿面磨损、齿面胶合与擦伤、齿面接触疲劳与弯曲疲劳与断齿。 在齿轮运转状态下,伴随着内部故障得发生与发展,必然会产生振动上得异常。实践证明,振动分析就是齿轮故障检测中最有效得方法。若齿轮副主轮转速为n1,齿数为z1,频率为f1;从轮转速为n2,齿数为z2,频率为f2,则齿轮啮合频率fC 为:fC=Nf1z1=Nf2z2=Nn160z1=Nn260z2(1) 式中:N=1, 2, 3,…。齿轮处于正常或异常状态下,啮合频率振动成分及其倍频总就是存在得,但两种状态下得振动水平有差异。如果仅仅依靠对齿轮振动信号得啮合频率及其倍频成分得差异来识别齿轮得故障就是不够得,因故障对振动

齿轮的故障诊断(推荐)

---------------------------------------------------------------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 / 18

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。

齿轮箱和齿轮副常见故障

齿轮箱和齿轮副常见故障 导致齿轮失效的主要原因之一是齿轮副设计时只考虑了一个方向的运行。失效通常是由对齿轮箱不正确的双向运转或齿轮组逆向安装造成的。除非是特别制造的双向齿轮,齿轮轮齿不受力的一侧加工比受力侧粗糙,公差比受力侧高。 齿轮的过载也是失效的主要原因之一。在一些场合,过载是持续的,这显示该齿轮箱不适合这种应用。有时过载是间歇的,发生在速度变化时,或因特殊的生产要求引起转矩载荷的瞬时阻碍。 安装误差,包括原始的和派生的,也是引起齿轮失效的主要原因。确保齿轮安装正确的唯一方法是严格遵循齿轮的安装说明。在齿轮运行一个较短的时间后可以观察到齿轮的磨损模式。如果这个模式和制造商的说明书上不同,需进行校准调整。 导致安装误差出现的主要原因是维护不当。齿轮副的正确校准,尤其是较大的齿轮,不是一件容易的事。齿轮箱制造商一般不提供一个简易、明确的方法保证各轴之间平行且轴心距正确。 派生的安装误差出现也是齿轮驱动失效的常见原因。大多数的齿轮箱用于驱动其它系统组件。如果从动单元出现安装误差常常也会直接影响齿轮。从动组件的安装误差所导致的加载区的变化会引起齿轮组的安装误差。齿轮箱的原始安装误差和齿轮箱之间的或成对的组件之间的安装误差产生的效果是相同的。

对齿轮进行目测,可以发现引起齿轮损耗和失效的潜在因素。齿轮轮齿的磨损模式或变形为判断外力作用提供了线索。 正常磨损 齿轮正常磨损模式,各个轮齿高于或低于节线的整个表面都十分光滑。 非正常磨损 1、磨蚀磨蚀是轮齿较为独特的磨损模式。模式的改变取决于磨蚀的类型 和它特殊的外力作用。由润滑油中的微粒所引起的磨蚀磨损,从轮齿根 部到顶部会有划痕。 2、化学侵蚀和腐蚀润滑油中的水和其它杂质也会引起齿轮退化和故障提 早发生。(表面有不规则的小凹坑) 3、过载这种模式是由过度的齿轮载荷变化引起的。过度的转矩载荷引起 的局部腐蚀,表面锈斑由润滑油的内爆所产生的,轮齿边缘有局部过载 疲劳断裂。 轮齿表面的检查 轮齿表面主要失效形式的形态 1、疲劳点蚀的形态特点疲劳点蚀是闭式齿轮最常见的齿面失效形式,主要发生在靠节线处齿根面的部位。它是由于齿面在交变接触应力的反复作用下,发生接触疲劳,造成表层金属一小片一小片地剥落,从外观看起来呈现麻点状态。

论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法分析

一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法 一、齿轮啮合频率的机理 由齿轮传动理论可知,渐开线齿廓齿轮在节点附近为单齿啮合,而在节线的两边为双齿啮合,啮合区的大小则由重叠系数ε决定。因此,每对轮齿在啮合过程中承受的载荷是变化的,从而引起齿轮的振动,另外,一对轮齿在啮合过程中两齿面的相对滑动速度和摩擦力均在节点处改变方向,引起齿轮的振动.这两者形成了啮合频率fz 及其谐波Nfz ,其计算式为: 60z nZ f = 式中 Z ——齿轮的齿数;n ——轴的转速,/min r 。 60z nZ Nf N =? 式中N —自然数,1,2,3,……。N=1称为基波,即啮合频率;N = 2,3,……时,称为二次,三次…谐波。 啮合频率fz 及其谐波Nfz 的频谱特点: ①初始状态,啮合颇率的幅值最高,各次谐波的幅值依次减小(图1的实线部分); ②随着齿轮磨损的增加,渐开线齿廓逐渐受到破坏,使齿轮振动加剧,此时啮合频率及其各次谐波的幅值逐渐增大,而且各次谐波幅值的增加比啮合频率快得多(图中虚线所示); ③磨损严重时,二次谐波幅值超过啮合频率幅值。 图1 啮合频率及其谐波 图2 严重磨损时的啮合频率及其二次谐波 由频谱图上啮合频率及其谐波幅值的增量可判断出齿轮的磨损程度。

啮合频率分析: (1)负载和啮合刚度的周期性变化 负载和啮合刚度的变化可用两点来说明:一是随着啮合点位置的变化,参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化,二是参加啮合的齿数在变化。如渐开线直齿轮,在节点附近是单齿啮合,在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。显然,在双齿啮合时,整个齿轮的载荷由两个齿分担,故此时齿轮的啮合刚度就较大;同理单齿啮合时,载荷由一个齿承担,此时齿轮的啮合刚度较小。从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合,齿轮的负载和啮合刚度就变化一次,所以齿轮的负载和啮合刚度周期性变化的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 (2)节线冲击的周期性变化 齿轮在啮合过程中,轮齿表面既有相对滚动,又有相对滑动。主动轮带动从动轮旋转时,主动轮上的啮合点从齿根移向齿顶,啮合半径逐渐增大,速度渐次增高;而从动轮上的啮合点是由齿顶移向齿根,啮合半径逐渐减小,速度渐次降低。两轮齿齿面在啮合点的速度差异就形成了主动轮和从动轮的相对滑动。在主动轮上,齿根和节点之间的啮合点速度低于从动轮上的啮合点速度,因此滑动方向向下;在节点处,因为两轮上的啮合点速度相等,相对滑动速度为零。因此,摩擦力在节点处改变了方向,形成节线冲击。由以上分析可知,从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合,发生两次节点冲击,所以节线冲击发生的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 (3)齿轮运转时,其振动频谱上都含有啮合频率及其谐波分量。随着齿轮的磨损,频谱上的啮合频率及其各次谐波都会上升,即幅值增大。但值得注意的是,啮合频率高次谐波的幅值要比基波的幅值上升得快。啮合频率是齿轮振动中比较突出的成分,它既是齿轮齿廓磨损的一个灵敏指标,同时齿面上产生点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及各次谐波成分上表现出来。对于一对新齿轮来说,其频谱的整个振动能量水平较低,啮合频率的基波及其第二、三次谐波幅值依次减小。对于具有中等点蚀故障的齿轮,其频谱随着点蚀的增加,整个谱的水平都随之增加,且啮合频率高次谐波幅值将超过基波。另一个特点是啮合频率的二次谐波两边的边频带愈加丰富。当齿面出现重度点蚀时,谱噪声总量急剧上升,且啮合频率的谐频延伸到七次以上。啮合频率分析也有其不足之处,它毕竟是众多齿轮振动能量的平均值,因此在局部轮齿呈现损伤时,其幅值的增长就不那么明显,只有大多数轮齿受到磨损或出现点蚀、剥落等损坏时才有明显的增量。 当齿轮发生故障时,振动信号常会发生调制现象而产生调制波(调幅波和调频波),其载

故障诊断流程分析

自主创新实践报告 设计题目机床故障检测流程分析 学生姓名卢朦 专业机电一体化 班级机电1101 指导教师赵曾贻

摘要 机电设备故障诊断技术已发展为一门独立的跨学科的综合信息处理技术,本文介绍了目前机电设备故障诊断所使用的几种常用的传统技术和方法,分析了目前存在的突出问题,通过分析指出,引入跨学科的理论和技术,把先进的理论与实践应用相结合,进一步完善目前的技术,将是今后主要的发展方向。 关键词:机电设备,故障诊断,发展

目录 摘要 (2) 第一章.故障诊断技术的发展历程及我现状 (4) 1.1故障诊断的发展历程 (4) 1.2故障诊断的现状 (5) 第二章.常用的检测技术方法及问题 (6) 2.1常用的检测方法 (6) 2.2存在的问题 (7) 第三章.基于检测树的铣床故障检测方案 (9) 3.1VFP6.0软件介绍 (9) 3.2VFP关系数据库 (10) 3.3故障表合并整理,知识挖掘 (10) 第四章.设计实验过程 (11) 4.1IDEF系列一级IDEF3过程图 (11) 4.2故障树建构(图4.2.1-4.2.5) (11) 第五章.实现结果及使用说明 (14) 第六章.展望未来 (15)

第一章.故障诊断技术的发展历程及我现状 1.1故障诊断的发展历程 机电设备故障诊断技术是目前国内外一项发展迅速、备受欢迎的重要技术,是一门了解和掌握设备在使用过程中的工作状态,检测设备故障隐患,确定其整体和局部是否正常,早期发现设备的故障及其产生原因,并对故障发生部位、性质做出估计,能够预报故障发展趋势的技术。由于它可及时发现机器故障和预防设备恶性事故发生,从而避免人员伤亡、环境污染和造成巨大经济损失,还可为设备维修管理提供依据,具有保障生产正常运行、防止突发事故、节约维修成本等显著特点,在确保设备安全运行,提高产品质量和产量,节约维修费用,降低成本,在现代化大生产中发挥着重要作用,越来越受到人们普遍重视。 现代化生产中机械设备的故障诊断技术越来越受到重视,人们投人大量精力进行研究,机电设备故障诊断技术取得了很大的进展:探索出一系列新的理论方法与技术应用于实际,增加了对设备故障判断的效率,奠定了对设备实施故障诊断分析与修复的坚实基础,产生了明显的经济效益和社会效益。 机电设备诊断技术最初来自军事上的需要,在第二次世界大战初期问世。当时能用仪表进行设备状态参数测定,相继又开发了快速、多功能自动监测仪器;20世纪60年代以来,随着航天工业的发展,可靠性理论的应用,使设备诊断技术迅速发展;70年代,随着微电子技术的发展,计算机技术、传感器技术的应用,机械设备故障诊断技术更加完善,主要用于航天、核电等部门;20世纪末已经在冶金矿山、交通运输、化工、发电、农业和机械制造等部门的机械设备上开始应用设备诊断技术,其发展日新月异,经济效益日益明显;进入新世纪,这一技术迅速渗透到国民经济各部门,应用已相当普及,设备故障诊断技术水平的提高,开始向智能化方向发展。 回顾历史,不难看出机械故障诊断技术的发展经历了3个阶段:诊断结果取决于领域专家的感官及专业知识和经验对诊断信息判断的初级阶段;以传感器、动态监测技术为手段,基于计算机信号处理的现代诊断技术;实现诊断系统智能化,向监测、诊断、管理和调度的集成化发展。 美国从1967年在美宇航局和海军研究所的倡导下,由企业和大学参加成立了机械故障诊断技术的研究组织,开展机械设备的故障机理,检测、诊断和预测等

齿轮信号特征识别的谱相关密度分析

第40卷第7期上海交通大学学报v01.40No.72006年7月JOuRNALoFsHA&GHAIJIAoToNGuNIvERsITYJul.2006文章编号:1006—2467(2006)07—1084一05 齿轮信号特征识别的谱相关密度分析 毕果,陈进,何俊,李富才,周福昌 (上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海200240) 摘要:针对齿轮初期故障以调频形式表现且包络解调仅能够解调幅的现状,以一般调制信号为模型,引入解析思想,对各类型调制信号进行二阶循环平稳分析,理论推导了各自的分析结果,给出了调制信号谱相关密度分析的统一构架,证明了解析形式的谱相关密度同时提取调幅、调频特征的能力.仿真分析和齿轮故障实例验证了该分析方法对于调制特征的提取能力,表明该方法能够准确反映齿轮振动信号调制特征的变化,适用于齿轮初期故障的监测和识别. 关键词:谱相关密度;齿轮;调制信号;特征识别 中图分类号:TP206;TP911文献标识码:A TheAppI.CatiOnOfSpectraICOrreIatiOnDenSitytO GearSignaICharaCterldentjficatiOn BJG“D,CHEN.厂i押,HE,甜咒,LJF“一f口i,ZHo【,F甜一f^口押g(StateKeyLab.ofVibration,Shock&Noise,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200240,China) Abstract:Consideringthemaincharacteroftheearlygearfaultisafrequencymodulationwhoseenvelope spectrumisunabletoidentify,thispaperstudiedanotherdemodulationmethod——the spectralcorrelation density(SCD).AnalyticprincipleisintroducedtotheSCDanalysisofthegeneralmoduIatedsignals,andtheuniformtheoreticframeofmodulatedsignalsisacquiredafterworkingondifferentkindsofmodulatedsignals.ThetheoryanalysisverifiestheadvantagesoftheSCDtomodulationsignals,whichcanworkonfrequencymodulationaswellasamplitudemodulation.ThesimulationandexperimentalresultsindicatethattheSCDanalysisisarobustmethodforthemonitoringandcharacteridentificationofearlygearfaults., Keywords:spectralcorrelationdensity;gear;modulatedsignal;characteridentification 齿轮振动信号是典型的调幅、调频共同存在的调制信号,调制现象随齿轮故障的发生、发展而有所改变.因此,调制引起的边频特征变化是齿轮运转状态最直接的反映.作为主要的解调方法,包络谱具有非常优越的解调幅能力,但是对于调频却无能为力.而齿轮初期故障较为微弱,主要以调频形式体现,因此,包络谱分析在早期故障特征提取上并不理想.随着对循环平稳研究的深入,利用谱相关密度(SpectralCorrelationDensity,SCD)实现调制特征提取受到越来越多的关注,这些研究工作多以简单调幅信号或单一频率调制信号为模型,研究该方法的解调能力[1。4].本文在此基础上,考虑到二阶循环 收穑日期:2005一07一01 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50175068;50335030) 作者简介:毕果(1978一),女,河南南阳人,博士生,主要研究方向为机械设备状态监测和故障诊断,非平稳信号处理等.陈进(联系人),男,教授,博士生导师,电话(Tel.)021—54747450一201;E—mail:jinchen@sjtu.edu.cn.

齿轮故障诊断方法综述

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..................... 错误!未定义书签。齿轮故障诊断的发展................................... 错误!未定义书签。 1. 2齿轮故障形式与震动特征 ........................... 错误!未定义书签。第二章齿轮传动故障诊断的方法......................... 错误!未定义书签。 2. 1高阶谱分析........................................ 错误!未定义书签。 参数化双谱估计的原理 .............................. 错误!未定义书签。 试验装置与信号获取 ................................ 错误!未定义书签。 故障诊断 ......................................... 错误!未定义书签。 应用双谱分析识别齿轮故障 ........................ 错误!未定义书签。基于边频分析的齿轮故障诊断............................ 错误!未定义书签。 分析原理 .......................................... 错误!未定义书签。 铣床振动测试 ...................................... 错误!未定义书签。 边频带分析 ...................................... 错误!未定义书签。 故障诊断 ........................................ 错误!未定义书签。 2. 3时域分析.......................................... 错误!未定义书签。

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。 对开式齿轮,齿面的疲劳裂纹尚未形成或扩展时就被磨去,因此不存在点蚀。 当硬齿面齿轮热处理不当时,沿表面硬化层和芯部的交界层处,齿面有时会成片剥落,

设备故障诊断内容

设备故障诊断内容 集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

设备故障诊断内容设备故障诊断与一般监测、监控系统的区别主要在于系统的软件方面,它不仅能监测设备运行的参数,而且能根据监测结果进行评价,分析设备的故障类型与原因。它是将监测、控制、评价融为一体的系统。它的软件主要功能是:①信号采集和处理软件,采集合适的信号样本,对其进行各种分析处理,提取和凝聚故障特征信息,提高诊断的灵敏度和可靠度。②故障诊断和状态评价软件,对信号分析处理结果进行比较、判断,依据一定的判别规则得出诊断结论。或是由系统自动地诊断出状态的水平和各种故障存在的倾向性及严重性;或是帮助工程技术人员结合其他条件全面作出判断或决策。 对于设备的诊断,一是防患于未然,早期诊断;二是诊断故障,采取措施。其主要内容包括: (1)正确选择与测取设备有关状态的特征信号

所测取的信号应该包含设备有关状态的信息,例如,诊断起重机桁架有无裂纹不能靠测取桁架各点温度来判定,因温度信号中不包含裂纹有无的信息。而测取桁架的振动信号则可达到目的,因为振动信号中包含了结构有无裂纹的信息,这种信号即称为特征信号。 (2)正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息(征兆) 从特征信号直接判明设备状态的有关情况,查明故障的有无,一般是比校难的。例如,从结构的振动信号一般难以直接判明结构有无裂纹,还需根据振动理论、信号分析理论、控制理论等提供的理论与方法,加上试验研究,对特征信号加以处理,提取有用的信息(称为征兆),才有可能判明设备的有关状态。征兆信息包括结构的物理参数(如质量、刚度等)、结构的模态参数(如固有频率、模态阻尼等),设备的工作特性(如耗油率、工作转速、功率等),信号统计特性及其他特征量。

风电齿轮箱常见故障及处理

风电齿轮箱常见故障及处理 发表时间:2019-12-06T13:39:21.103Z 来源:《科技新时代》2019年10期作者:韩建辉 [导读] 齿轮箱出现故障时,应及时反馈给南京安维士公司,我司会立即安排相关售后人员进行检修。 大唐新能源通辽公司内蒙古通辽市 028000 摘要:风电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,因此风电场运维人员熟练掌握常见故障分析处理方法,对降低风电机组受累时间,提高发电能力至关重要。 关键词:风电齿轮箱;故障;分析与处理 1主齿轮箱基本结构介绍 1.1 主齿轮箱(增速箱)、偏航齿轮箱(减速机)、变桨齿轮箱(减速机) 1.2 主齿轮箱工作原理:风吹动叶片,叶片吹动轮毂,轮毂带动主轴,主轴驱动主齿轮箱,主齿轮箱的高速轴带动发电机转子转动,发电机发电,与电网并网发电 2 主齿轮箱常见故障 主齿轮箱设计使用寿命为20年,但是这是在理想条件下。现实情况下,实际使用寿命可能与设计寿命会存在差异,而且由于使用方法、实际工况、维护条件等的不同,在齿轮箱运行过程中可能会出现故障。 2.1 渗漏油 2.1.1空气滤清器是否通畅:若空气滤清器不通畅,则会造成齿轮箱内外部存在压力差,从而发生渗漏油故障。 2.1.2 各排油孔是否通畅:若油孔不通畅,则润滑油会在局部位置形成积累,从而出现渗漏油现象。 2.1.3 端盖处密封件损坏:端盖处密封件的主要作用就是防止润滑油从端盖处渗漏,若损坏,则必然导致齿轮箱渗漏油。 2.1.4 油压是否太大:检查润滑系统中溢流阀是否损坏。 2.1.5 箱体及端盖损坏:可检查是否有碰伤,螺栓是否有损坏。 2.1.6 液位:齿轮箱液位太高,导致渗漏现象,正常液位不得低于长形液位计的2/3,不得高于圆油标的1/2。 2.2 外部元器件损坏: 由于使用工况及元器件设计使用寿命问题,可能造成元器件出现某些故障。常见的易损元器件主要有以下几种:PT100、电加热器、压力表、液位传感器、压力传感器、油标 2.3温度报警问题:可检查以下几个方面: PT100是否正常工作、喷油是否正常、高速轴对中有无问题、观测运行时齿轮箱的振动及噪音、检查温控阀是否损坏、检查冷却风扇清洁情况、检查齿轮箱内部情况 2.4油标报警问题: 可能为油位偏低,若油位正常依然报警,观察油标位置,若油浮沉底则可更换油浮或油位传感器,如果没有沉底但依然报警,则可检查控制系统。 3 典型故障处理办法 3.1渗漏油 3.1.1处理总则: (1)对漏油部位进行详细检查。使用清洗剂对漏油部位进行清洗,完全去除原有油迹; (2)原有油迹清除干净后,观察具体的漏油部位及漏油情况。 (3))所有漏油情况,在确认漏油现象后,原则上必须将齿轮箱内部的油液放干净之后,再开始更换;对于部分带密封垫圈且位置位于油位以上的小元器件,允许在不放油的情况下进行更换。 3.1.2平行级盖板漏油 (1)拆下漏油的盖板,并将盖板与箱体结合面的胶层清洗干净; (2)检查盖板止口尺寸是否超差,若超差需研究确定是否需要更换盖板,再进行下一步骤; (3)重新在密封面打胶,并且要求盖板打胶时,利用小铲刀将胶层轻轻的刮平,保证胶层平整、均匀; (4)按照规定力矩扳紧盖板螺栓; 3.1.3行星架透盖处漏油(碳素纤维) (1)将齿轮箱内部润滑油放至风电齿轮箱要求的最高油位,并观察低速级盖板处是否漏油; (2)按照规定力矩重新扳紧所有螺栓。 3.1.4硬、软管管接头漏油 (1)拆下管接头,将管接头内部清理干净;并检查管接头内部卡套是否损坏或变形; (2)重新按力矩扳紧管接头,保证无松动,观察是否还有漏油现象。 3.1.5其他元器件漏油 (1)将原有的元器件拆下,清理结合面或密封螺纹处的原有胶层; (2)重新在密封面打胶,利用小铲刀将胶层轻轻的刮平,保证胶层平整、均匀; (3)重新安装元器件,观察是否还有漏油情况。 3.2外部元器件损坏 更换原则:一般情况下,在液位以上的元器件、接头等,停泵后直接更换;液位以下的,须将齿轮箱内部的油液放干净之后,再开始更换。对于采用密封垫圈密封、位置在液位以下的可在不放油的情况下进行更换,但需做好接油的工作,更换动作要快。 3.2.1更换长形油标 (1)准备好接油工作,更换动作要快。 (2)将原有的油标的固定螺栓逐根拆下,并用同规格的螺栓立刻堵上。清理箱体螺孔及周围,用清洗剂清洗干净,保证箱体和油标结

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