今天因大师给大家分享的是一个齿轮故障诊断案例。
某厂一台轧机减速器，大修投入运行后振动很大，对其进行简易振动诊断。减速器结构如图1，电动机为可调速电动机，工作转速r/min，功率kW，小齿轮齿数50，大齿轮齿数。
图1轧机传动系统
1一电动机；2—减速器；z1—小齿轮；z2—大齿轮；①~④—减速器测点
当电动机转速调至r/min时，减速器振动值Vrms见表1。
表1电动机转速为r/min时减速器振动值
（单位：mm/s）
注：V为垂向；A为轴向
从测值看，测点②、④（低速轴轴承）的振动值均大于高速轴。
电动机转速为r/min时，对测点②垂直方向（V）作频率分析，其时低速轴转速为51r/min，转频为0.85Hz，谱图如图2所示。
图2电动机转速r/min时测点②垂直方向振动频谱
频谱图上没有出现啮合频率fm（fm=0.85x=.8Hz），却出现了Hz这个突出的峰值。对Hz附近的频段作细化谱分析，谱图如图3所示，发现Hz的两旁的边频间隔为0.85Hz，恰好是低速轴转频。
图3电动机转速r/min时测点②垂直方向振动细化谱
与此同时，在该转速下，对测点①②垂直方向的振动信号作时域波形分析，其波形图分别如图4a，b所示。
图4电动机转速r/min时测点①②时域波形
a）测点①垂直方向；b）测点②垂直方向
从时域波形图上可以看出，高速轴（测点①）振动波形属常规振动（见图4a），低速轴（测点②）的时域波形有明显的冲击信号（见图4b），其脉冲间隔约为ms，相当频率值0.85Hz（÷=0.85H2），即为低速轴转频。
为了进一步查明原因，把电动机转速调至r/min，对测点②垂直方向作频谱分析，其频谱图如图5。其时，Hz频率依然存在，它不随转速而变化。此时，该频率的边频谱线的间隔为2.5Hz，等于低速轴转频。
图5电动机转速r/min时测点②垂直方向频谱
可以推测，Hz这个不随转速而改变的频率是齿轮的固有频率。机器运行中，由于齿轮啮合的强烈冲击（见图4b）激发了齿轮以固有频率振动。
根据所获信息，可以判断齿轮存在严重故障（如轮齿变形等），而且主要振源在大齿轮上。
在检修处理时拆开减速器检查，发现两个齿轮的轮齿表面錾锉痕迹很显眼，凹凸不平，这样粗糙的齿面在轮齿啮合时必然产生严重冲击。另外，大齿轮有5个轮齿的齿顶边缘因长期挤撞而呈台阶突起，高达5~6mm，齿轮在运转时必然出现大齿轮的轮齿顶撞小齿轮的轮齿根部，齿轮在这种恶劣状态下运行，激起齿轮固有频率是理所当然的。强劲的固有频率分量湮没了齿轮啮合频率的分量，所以在谱图中没有出现啮合频率分量的谱线。后经了解，该减速机在大修时，由于没有新齿轮备件更换，最后用一对使用过的旧齿轮稍加修理后代用，所以造成这种被动的局面。
本例从振动幅值的变化，分析了故障频率特征，并对时域波形进行观察，然后通过改变转速测量，查明了故障原因，最后揭盖检查得到了验证，诊断过程完整，思路清晰，是一个很典型的现场实例。