低转速、刚性大设备齿轮箱的轴承故障诊断?

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低转速、刚性大设备齿轮箱的轴承故障诊断?

齿轮箱是机械传动中应用非常广泛的一种通用部件,一般由若干组齿轮、轴、轴承、离合器、拨叉、润滑装置及壳体等部分组成,承担着传递动力与运动的重任。在机器运行过程中,由于正常磨损与疲劳、设计不当、制造装配的误差、维护保养不善以及操作失误等原因均能导致故障的产生,其中以轴系、齿轮与轴承等较易失效。当齿轮箱发生故障时,传统的方法是:对实际测得信号的频谱图进行分析,根据各故障特征现象频率允许的振动幅值来精确判定哪个部件发生故障。但是由于引起故障的原因很多,并且许多故障的振动现象也不是单一的,特殊情况下,即使齿轮箱发生故障,在频谱图上各故障特征的振动频率的振幅也没有发生较大的变化。因此,传统的故障诊断方法在对这类问题进行诊断时往往不能取得很好的效果。一般情况下,当齿轮箱发生故障时,故障的特征频率的谐波会大量出现,同时其周边会存在许多边频带。对这些谐波和边频带进行分析往往可以判断出故障发生的部位。

实践表明:对于转速很低、刚性很大的这类设备,当齿轮箱内的轴承出现磨损时,往往轴承各故障特征频率的振动幅值并不是很大,但是伴随着轴承磨损故障的发展,轴承故障特征频率的谐波会大量出现,并且在这些频率周围会出现l×转速频率或轴承其它故障频率的边带。而这些情况的出现,正是表明轴承已经发生了严重的故障问题,需要及时更换轴承。

某公司一台设备的齿轮箱运转出现很大噪声,但从检测到的频谱看,设备的振动幅值并不大。经过六个多月的跟踪检测,从检测:到的频谱看,轴承故障特征频率的幅值没有明显的增加,但是频谱中出现了大量谐波成分并且在这些频率周围出现了边频带,为此我们进行了详细的分析诊断。图l是我们在齿轮箱上所采集到的频谱,从

采集到的频谱图上看,幅值比较大的频率成分有7.95Hz、20.63Hz、185Hz、250.93Hz、433.3HZ、501.86Hz、688Hz、752.79Hz以及在501.86Hz和752.97Hz周围以12.74Hz为间隔的边频带,该设备的传动结构如图2所示,轴上各轴承的型号、转速、齿轮的啮合频率等参数如表1所示。为了弄清故障产生的原因,我们对轴承的故障特征频率也进行了计算,计算结果如表2所示。从计算结果我们得知,7.95Hz、185Hz、433.3Hz、688Hz为齿轮的啮合频率,20.63Hz为齿轮箱输入轴的转速频率,从图中可以看出,这些频率成分的幅值都不是很大,并且几乎没有边频成分,从而可以基本排除齿轮的故障,那么剩下的就是250.93Hz及其谐频成分,以及这些频率周围丰富的边频带,对照上面的计算,我们可以看出12.74Hz为第二轴的旋转频率,250.93Hz虽然不是轴承故障的通过频率,但它接近30312轴承内圈有损

伤时的故障特征频率与第二轴旋转频率之和,从故障早期检测到的频谱图上可以清楚的看至U238.19Hz这一频率成分。之所以出现上述情况,主要是由于随着故障的发展,由于冲击所造成的幅值调制的结果。

低转速、刚性大设备齿轮箱的轴承故障诊断?

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通过以上分析,我们认为30312轴承的损伤已经很严重,如果不及时更换的话,很有可能会发生突发故障从而导致整个齿轮箱的破坏。因此9月25日我们对该齿轮箱进行了更换,从拆下来的齿轮箱检修情况看,该轴承内圈磨损己经很严重,保持架也已松动,损伤已经到了非常严重的程度。

结论

1、用轴承各故障特征频率允许的幅值来判别低转速、大扭矩这类设备的齿轮箱内轴最的故障效果往往不很理想。

2、轴承故障特征频率谐波成分的出现,尤其是在这些频率周围出现1×转速频率或轴承其它故障特征频率边带的话,说明轴承的磨损已经相当严重,需要尽快更换轴承。

3、机械故障特征频率周围的边频带谱及其谐波理论是进行齿轮箱故障诊断的重要依据,通过对它们的分析可以方便、有效地确定齿轮箱的故障所在。

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