齿轮的振动分析和故障诊断方法.pdf

轻工科技
2012年5月
uGHTⅡusTRYscIENcEANDTEcHNoL，0GY机械与电气
第5期(总第162期)

齿轮的振动分析和故障诊断方法

谭琛
(柳州职业技术学院，广西柳州545006)
【摘要】针对电机行业齿轮运行中出现的问题，分析齿轮箱的振动和故障特征，研究齿轮的工作稳定性，探讨齿轮的故障
诊断标准，分析齿轮在工作过程中的故障以及故障的诊断方法，为现代的工业设备控制提供解决方案。
【关键字】齿轮；振动；故障诊断；小波变换
【中图分类号】TH132【文献标识码】A【文章编号】2095—3518(2012)05—70—02

在现代工业当中，齿轮有着非常重要的作用，无论是在工目前针对的齿轮箱当中基本上都是由各种齿轮以及传动
业传动，农业机械，汽车工业，机床加工，船舶等很多领域当中轴轴承，齿轮箱体等主要部件所组成。在所有这些组成部件中，
都有着十分广泛的应用，在现代工业的发展当中，可以说离开齿轮是最为核心的部件，传动轴和轴承是起着动力传动和支撑
了齿轮整个现代工业史将无法正常运转。随着技术的发展，在的作用，从齿轮箱发生的故障情况来分析，目前绝大多数的齿
工业领域中，齿轮也朝着小型化高效化的方向发展。齿轮的机轮箱故障都是集中在齿轮故障方面，因此对齿轮箱的故障研究
械强度在不断的提高，齿轮的制造尺寸又在不断的缩小，齿轮重点也就集中在对齿轮的故障研究。
传动过程中的传动效率在不断提高，在这一过程中对齿轮的稳针对齿轮箱故障的研究，目前主要有两种研究的方法：一
定性和可靠性也提出了更高的要求。在电机行业当中，为了提种是通过对齿轮箱当中的齿轮工作机理进行研究，分析齿轮箱
高齿轮的传动效率，有时会将多个齿轮组合在一起形成一套齿在什么工作条件下可能会导致齿轮的工作失效，比如通过研究
轮传动组件，这种齿轮传动组件也被称之为齿轮箱，是目前现齿轮的机械尺寸和受力分析，掌握齿轮的正常工作条件范围，
代机械领域当中的一个非常重要的机械部件。齿轮箱的应用非确定齿轮在装配和运行过程中需要注意的各种条件，形成齿轮
常广泛，有用于控制运动机构加速或减速的变速齿轮箱，也有故障检测的相关标准；另外一种研究方法主要集中在对齿轮采
用于控制运动部件运动方向的传动齿轮。此外，还可以通过齿集到的振动信号进行分析，通过对齿轮振动过程中的振动信号
轮箱给运动部件传递不一样的力矩，实现传动动力的不同分配进行采集，再采用一定的振动信号分析手段，比如基于快速傅
和传输。再者，也可以实现齿轮的啮合与分开的功能，最为常见里叶变换(FastFourierTransform，FFT)的信号处理方法，或者
的汽车离合器事实上就是一个齿轮箱。无论是单个的齿轮，还基于小波变换的信号处理方法实现对采集的齿轮振动信号进
是多个齿轮组成的齿轮箱都是现代机械工业中的重要基本元行深入的分析，获取齿轮的工作情况是否正常，是否存在某些
件，这些元件的工作可靠性直接影响着现代工业设备的运行稳潜在的故障危险。本文围绕振动信号分析的方法对齿轮的故障
定性。因此，研究齿轮的工作稳定性，分析齿轮在工作过程中的进行深入的研究，主要是通过在电主轴中部署一定的振动传感
故障以及故障的诊断方法对现代的工业设备控制具有非常明器，对齿轮的工作状况进行检测，获取齿轮工作状况的原始信
显的现实意义。息，然后再采用一系列的信号处理方法对齿轮的工作状况进行
判断，检测齿轮箱在工作过程当中是否有故障。
1齿轮箱的振动和故障特征
齿轮箱的故障主要是齿轮在工作过程当中表现出与其预2齿轮箱故障的主要特征
期功能状态严重不一致的情况，比如齿轮失效，齿轮断裂，齿轮齿轮箱出现故障的时候有的现象是比较明显，有的现象并
传动的力矩方向不到位等这些功能性的缺失或改变，或者在运不是太明显，归纳起来主要可以从齿轮箱的外在特征和齿轮箱
行性能精度上的明显改变，都可以称之为齿轮箱的故障。造成的内在特征去判断齿轮箱是否存在故障，从外在特征来分析，
这种故障的原因有很多，有些是齿轮箱设计上存在缺陷；也有当齿轮箱存在故障的时候主要的表现情况可能会有齿轮箱在
可能是由于齿轮箱在装配安装的时候有误差导致齿轮箱工作工作过程当中出现比较明显的噪音或者异响，这说明齿轮箱内
不正常；还有可能是因为齿轮箱因为长期工作而产生的磨损使部的齿轮啮合存在问题。由于在齿轮箱内部有大量的润滑液，
得齿轮箱工作的性能和预期相差甚大；还有可能是齿轮箱在工如果齿轮箱出现漏液或者渗液等情况则也可以说明齿轮箱可
作过程中由于工作环境和工作条件的因素导致齿轮箱工作不能存在有故障。当齿轮箱散发出某些特殊的气味，或者温度出
正常，最为典型的比如齿轮箱在力矩负荷的时候超出了其预期现明显的异常时，则表明齿轮箱内部出现故障导致润滑液挥发
的负荷范围就有可能导致齿轮箱失效。出来，并可能使箱体急剧发