齿轮振动的特点
啮合频率(齿数X转速)
啮合频率(GMF)不像轴承故障频率那样重要,所有啮合的齿都产生一定幅值的啮合频率,所有啮合频率都有一定幅值的齿轮转速的边带。
如果齿轮状态良好,并且彼此良好配合(没有明显的不对中,齿轮游移或齿轮偏心),则啮合频率(GMF)及其谐波频率和那些边带频率的幅值应该很小,尤其是那些边带。
振动分析可检测齿轮的故障
齿的磨损:
齿承受过大负载
齿轮偏心或齿隙游移
齿破裂或断齿
齿轮组合状态问题
追逐齿问题
齿轮振动测量位置选择
在每个可接近的轴承座进行振动测量,传感器应该尽可能固定在靠近轴承承。通常是只能在距轴承有一定距离的地方测量,这种情况下,应确保框架或内部腹板直接连到轴承座上,在这些地方布置传感器并尽可能接近。
在三个方向(HVA)进行振动测量,尤其是当齿轮主要在一个方向产生力,或者由于负载变化,每次监测可能不一样的情况下。
齿轮振动测量方向和参数设定
螺旋,斜齿和伞齿轮,产生明显的轴向振动,最佳的监测位置往往在轴向。
对直齿圆柱齿轮,在径向评定最好,但有时可能会存在明显的轴向振动,尤其是齿的对准有问题时。
频率范围Fmax=3.25XGMF,经常遇到GMF处没有什么振动,但在2GMF或3GMF处出现比GMF基频大得多的振动。
多数PMP中,在每个齿轮位置进行两个频率范围的测量,用低频范围评定不平衡、不对中、松动和电气故障等,用另一高频范围评定齿轮的状态。
齿轮振动特征频率
齿轮正常振动频谱
1.高速齿轮和低速齿轮的转速
2.啮合频率(GMF)和非常小的啮合频率的谐波频率
3.啮合频率(GMF)通常两侧有高、低速齿轮的转速频率边带
4.所有尖峰值都很小,没有激起齿轮的自然频率。
已知齿轮的齿数时,建议Fmax设定为3.25XGMF(最低),
如果不知道齿数,Fmax设定为轴的转速的倍。
齿轮磨损故障
1.激起齿轮的固有频率(Fn)和在此齿轮共振频率两侧伴有磨损的齿轮转速边带。
2.当齿磨损明显时,GMF两侧边带的幅值增高并且数目增多,但GMF的幅值可能变化也可能不变化。边带是更好的齿磨损指示。虽然GMF的幅值是可以接受的,但是2XGMF或3XGMF(尤其是3XGMF)的幅值经常很高。
齿轮承受大的负载
1.GMF往往对齿的负载非常敏感。GMF幅值高未必一定指示有故障,尤其是如果边带幅值较小,没有激起齿轮自然频率的时候。
2.每次测量分析都应该在系统处于最大负载。
齿轮偏心和齿隙游移
1.激起齿轮自振频率和啮合频率,也可能在自振频率和啮合频率两侧产生许多偏心齿轮1X转率的边带。
2.如果偏心齿轮与啮合的齿轮一起被强制压向齿底下的话,偏心的齿轮可产生很大的应力和振动。
齿轮不对中
1.激起第二阶或高阶GMF的谐频。往往只显示小的1XGMF的幅值,但是2XGMF或3XGMF的幅值较高。
2.2XGMF两侧常伴有2X转速频率边带。
3.由于齿不对中,GMF及其谐频的左右两侧边频的幅值不等,由不均匀磨损引起。
齿轮裂纹或断齿
1.齿轮1X及齿轮自振频率,齿轮自振频率两侧的齿轮转速边带高。
2.不平衡的齿轮也会引起1X转频振动大。时域波形分析可帮助确定是不平衡还是齿轮的断齿问题。
状态良好的齿轮显示平稳的正弦波(假定轴承没有问题)。
裂、破碎或断齿,每次进入和退出啮合时,产生一个明显的冲击。
观察时域波形,可以确定故障是齿轮的齿或是滚动轴承故障等冲击事件造成的。