齒輪的振動測量與簡易診斷

1、齒輪的振動測量與簡易診斷一、齒輪的振動測量 前面已經(jīng)介紹，齒輪振動的頻帶很寬，而且低頻和高頻振動中均包含有診斷各種異常振動非常有用的信息，因此對齒輪振動的測量要求比一般機(jī)械的振動測量要高。在對齒輪振動進(jìn)行測量時，應(yīng)重點注意如下幾個問題： 1測點選擇 實際進(jìn)行齒輪振動測量時，傳感器的安裝位置（測點）不同，所得到的測定值會有較大的差異。因此，最好的辦法是對各測點做出標(biāo)記，以保證每次測定的部位不變。另外，還應(yīng)注意測定部位的表面應(yīng)是光滑潔凈的，避免臟物對振動傳遞造成衰減。 齒輪發(fā)生的異常是各種各樣的，發(fā)生最大振動的方向也各不相同，因此一般應(yīng)盡可能地沿水平、垂直和軸向三個方向進(jìn)行測定。 2測量參數(shù) 齒輪

2、發(fā)生的振動中，包含有固有頻率、齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及輪齒嚙合頻率等成分，其頻帶較寬。對這種寬帶頻率成分的振動進(jìn)行監(jiān)測與診斷時，一般情況下應(yīng)將所測的振動按頻帶分級，然后根據(jù)不同的頻率范圍選擇相應(yīng)的測量參數(shù)。 前面已經(jīng)介紹過，對于低頻段進(jìn)行測量時，一般選用位移傳感器和振動位移參數(shù)；對于中頻段進(jìn)行測量時，一般選用速度型傳感器和振動速度單位；對于高頻段進(jìn)行測量時，一般實際測量中，在同一測點位安裝兩種或兩種以上傳感器是不利的，通常在進(jìn)行振動測定時選用加速度傳感器，再通過積分電路轉(zhuǎn)換或所需的測量參數(shù)。 3傳感器的安裝方法 加速度傳感器可測定頻率范圍較寬的振動，它最終能測定的范圍取決于安裝方法。關(guān)于加速度傳感器

3、的安裝方法，參見相關(guān)資料。 4測定周期 定期測定是為了能夠發(fā)現(xiàn)處于初期狀態(tài)的異常，所以需要對齒輪的檢測規(guī)定合適的周期。周期太長，不利于及時發(fā)現(xiàn)問題；周期太短，浪費人力物力，很不經(jīng)濟(jì)。比較好的辦法是在設(shè)備正常時保持一定的周期，而在振動增大，達(dá)到“注意”范圍內(nèi)時，縮短監(jiān)測周期。 二、齒輪的簡易診斷方法 進(jìn)行簡易診斷的目的是迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)，對處于異常工作狀態(tài)的齒輪進(jìn)一步進(jìn)行精密診斷分析或采取其他措施。當(dāng)然，在許多情況下，根據(jù)對振動的簡單分析，也可診斷出一些明顯的故障。 齒輪的簡易診斷包括噪聲診斷法、振平診斷法以及沖擊脈沖（SPM）診斷法等，最常用的是振平診斷法。 振平診斷法是利用齒

4、輪的振動強(qiáng)度來判別齒輪是否處于正常工作狀態(tài)的診斷方法。根據(jù)判定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)不同，又可以分為絕對值判定法和相對值判定法。 1絕對值判定法 絕對值判定法是利用在齒輪箱上同一測點部位測得的振幅值直接作為評價運行狀態(tài)的指標(biāo)。 用絕對值判定法進(jìn)行齒輪狀態(tài)識別，必須根據(jù)不同的齒輪箱，不同的使用要求制定相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)。 制定齒輪絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)如下： (1)對異常振動現(xiàn)象的理論研究； (2)根據(jù)實驗對振動現(xiàn)象所做的分析； (3)對測得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評價； (4)參考國內(nèi)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 實際上，并不存在可適用于一切齒輪的絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)齒輪的大小、類型等不同時，其判定標(biāo)準(zhǔn)自然也就不同。 按一個測定參數(shù)對寬

5、帶的振動做出判斷時，標(biāo)準(zhǔn)值一定要依頻率而改變。頻率在1kHz以下，振動按速度來判定；頻率在1kHz以上，振動按加速度來判定。實際的標(biāo)準(zhǔn)還要根據(jù)具體情況而定。 2.相時值判定法 在實際應(yīng)用中，對于尚未制定出絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)的齒輪，可以充分利用現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計平均，制定適當(dāng)?shù)南鄬ε卸?biāo)準(zhǔn)，采用這種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定稱為相對值判定法。 相對判定標(biāo)準(zhǔn)要求將在齒輪箱同一部位測點在不同時刻測得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較，當(dāng)測量值和正常值相比達(dá)到一定程度時，判定為某一狀態(tài)。比如，相對值判定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實際值達(dá)到正常值的1.62倍時要引起注意，達(dá)到2.564倍時則表示危險等。至于具體使用時是按照1.6倍進(jìn)行分級

6、還是按照2倍進(jìn)行分級，則視齒輪箱的使用要求而定，比較粗糙的設(shè)備（例如礦山機(jī)械）一般使用倍數(shù)較高的分級。 實際中，為了達(dá)到最佳效果，可以同時采用上述兩種方法，以便對比比較，全面評價。 三、測定參數(shù)法進(jìn)行齒輪的簡易診斷 衡量設(shè)備振動值大小最直接的方法是計算振動速度或加速度信號的均方根值，它能反映出設(shè)備的振動水平。 前面已經(jīng)介紹，平均值和均方根值分別為： 平均值 （1-1） 均方根值（1-2） 為了便于診斷，常用無量綱參數(shù)作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，其特點是對故障信息敏感，而對信號的幅值大小不敏感。前面已經(jīng)介紹的無量綱參數(shù)在齒輪故障診斷中常用的有： 波形指標(biāo) （1-3） 峭度指標(biāo) （1-4） 脈中指標(biāo) （1-5）

7、 峰值指標(biāo) （1-6） 裕度指標(biāo) （1-7） 式中，Xmax為峰值，X r為方根幅值。 上述診斷參數(shù)分別適用于不同的情況，沒有絕對優(yōu)劣之分。 表1-1為一個用無量綱參數(shù)診斷齒輪故障的實例，新齒輪經(jīng)過運行產(chǎn)生了疲勞剝落故障，振動信號中有明顯的沖擊脈沖，除波形參數(shù)外，各參數(shù)指標(biāo)均有明顯上升。表1-1 齒輪振動信號無f綱參數(shù)診斷實例 四、齒輪簡易診斷實例 此例是一個實際工作中運用類比法進(jìn)行齒輪故障簡易診斷的實例。如圖1所示，G1, G2分別表示單級增速齒輪箱的兩個齒輪，、表示其4個軸承。在4個軸承座上分別用加速度傳感器測量其振動均方根值，并畫出柱狀圖。 如圖2(a)所示，4個軸承的振動值差異很小，且均在允許范圍內(nèi)，表示齒輪、各軸承均正常；如圖2 (b)所示，若4個