2012版故障诊断下篇齿轮-7.ppt

 故障机理是指引起产品故障的物理、化学变化等的内在原因、规律及其原理。随着社会的进步和要求的提高，机电设备结构日趋复杂化，其明显的特点是机、电、液、气、光等多种工作单元的综合运用。这类设备中所考虑的故障对象，其故障现象和故障原因是；于变万化的。 尽管当前工况监测和故障诊断措施要求智能化及自动化，但是对于具体的诊断对象，仍然需要通过故障机理分析，才能确定合适的状态特征参数，从而设定标准征兆群，选择较好的辨识方法。因此故障机理分析工作是能否正确地对预定对象实施监测与诊断的基础。 建立合理有效的故障机理分析方法的基础是：对故障对象结构和工作状况的透彻了解，具备相应的机械电子知识，掌握数学和计算机仿真手段。 故障机理分析的完整过程是：掌握对象的结构和工作原理?通过工况调研获得对象的故障概率分布?结合调研结果和理论分析确定主要故障?对主要故障作故障机理分析?数学建模?计算机仿真?实验证实(直接或间接) ?确定主要故障的特征、信号形态、检测手段。 故障机理依产品的种类、使用条件而异，不能一概而论。故障机理的显露程度也随情况不同而变化，或从故障外观便可了解，或要经过理论分析和测试判断才能确定，有些甚至经过多种分析仍不能确定其机理。 第五章 齿轮的故障机理及诊断 1、齿轮箱的失效与振动测定 1.1 齿轮箱的失效形式 齿轮箱是各类机械的变速传动部件，齿轮箱的运行状况直接影响整个机器或机组的工作。表5-1列出了齿轮箱失效的主要原因及失效比重，表5-2列举了齿轮箱中各类零件损坏的百分比。其中，齿轮本身的失效比重最大，占60％，说明在齿轮箱中，齿轮本身的制造和装配质量及其维护是保证齿轮正常运行的关键。 表5-1齿轮箱失效原因及失效比重 表5-2齿轮箱的失效零件及失效比重 1.2 齿轮的异常现象 齿轮的异常通常包括以下三个方面： 1）制造误差 齿轮制造时造成的主要异常有：偏心、齿距偏差和齿形误差等。 所谓偏心，是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心O和旋转中心O2不重合，如图7-1中的小齿轮。齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距之差；而齿形误差是指渐开线齿廓有误差，如图7-1和图7-2所示。 2）装配不良 齿轮装配不当，会造成齿轮的工作性能恶化。例如，在齿宽方向只有一端接触和齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动力，如图7-3所示。 这种情况使齿的局部增加多余的载荷，有可能造成断齿，此现象称为“一端接触”。齿轮轴装配后不平行，或者齿轮和轴装配不正等，也会造成这种现象，如图7-4所示。 3）齿轮的损伤 齿轮由于设计不当，制造有误差，装配不良，或在不适当的条件下运行时，会产生种种损伤。其形式很多，而且又往往是互相交错在一起，使齿轮的损伤形式显得更为复杂。 1.3 齿轮的振动测定 齿轮所发生的低频和高频振动中，包含了诊断各种异常振动非常有用的信息。 1）测定部位 实际进行齿轮诊断时，传感器的安装位置（测点）不同，所得到的测定值便有差异。好的办法是做出标记，以保证每次测定的部位不变。另外，还应注意测定部位的表面应是光滑的。齿轮发生的异常是各种各样的，发生最大振动的方向也不同，因此一般应尽可能地沿水平、垂直和轴向三个方向进行测定。 2）测定参数  齿轮发生的振动中，有固有频率、齿轮轴的旋转频率及轮齿啮合频率等 成分，其频带较宽。利用包含这种宽带频率成分的振动进行诊断时，要把所测的振动按频带分类，然后根据各类振动进行诊断。 美国齿轮制造者协会（AGMA）推荐，在诊断中利用与图3-5所示预防损伤曲线对应的测定参数。 实际测量中，从各方面分析，同一测定部位安装两种传感器是不利的，通常在进行振动测定时，可选用加速度传感器。 图3-5 预防损伤曲线 3）传感器的安装方法  加速度传感器可测定频率范围较宽的振动，它最终能测定的范围取决于安装方法。但无论采用哪一种安装方法，都应注意，传感器与被测物之间必须进行绝缘，否则就会发生同机械振动毫无关系的电噪声，使振动波形与实际振动不符，从而造成诊断上的错误。尤其是在固定传感器时，要注意垫上有绝缘性能的专用垫片。 4）测定周期 定期测定是为了能够发现处于初期状态的异常，所以需要对齿轮的检测规定合适的周期。周期太长，不利于及时发现问题；周期太短，又不太经济。比较好的办法是在正常情况时可以保持一定的固有周期，而在振动增大，达到“注意”范围内时，采用