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* 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 5.4 滚动轴承故障诊断 滚动轴承故障振动例子 鼓风机轴承的共振解调谱分析 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 5.4 滚动轴承故障诊断 不平衡 不对中 松动 滚动轴承故障频率 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50×R Frequency in order 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 Velocity in mm/s pk 滚动轴承故障的频谱特点 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 滑动轴承故障的频谱特点 不对中 松动引起的谐波 不平衡 油膜涡动、碰摩 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Frequency in order Displacement in ?m pk to pk 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0 * * 工业装备故障诊断技术 C语言程序设计 * 工业装备故障诊断技术 * * * 第5章 齿轮和滚动轴承故障诊断 齿轮故障诊断 ?齿轮常见故障 ?齿轮振动故障的诊断 滚动故障诊断 ?滚动轴承的故障形式与原因 ?滚动轴承故障的监测方法 ?滚动轴承振动故障的诊断 * 工业装备故障诊断技术 * * 过程装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 齿轮是最常见的机械传动零件，具有结构紧凑，效率高，寿命长，工作可靠，理论传动比恒定不变和维护方便等优点。 主要缺点：不能缓和冲击作用。当制造不精确，材质不良，热处理不当，使用条件恶劣，安装不正确时，往往会引起较大的振动、噪声和断裂等故障。 齿轮副多数安装在齿轮箱内，在大型旋转机械中，既有减速用的齿轮箱，又有增速用的齿轮箱，它的工作状态好坏直接关系到整个机组能否正常运行，因此，要提高对机组的运行维护水平，需要重视对齿轮和齿轮箱的状态监测和故障诊断。 在齿轮箱中，齿轮本身产生的故障比例最大，故障率达60%，其余零件中的故障率为：轴承占19%，轴占10%，箱体占7%，紧固件占3%，油封占1%。而从引起故障原因上分析，属于维护、操作不当又占了最大比重。 5.1 齿轮常见故障 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 齿的断裂：在运行过程中承受载荷的轮齿，如同悬臂梁，其根部收到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展。当剩余部分无法承传动在何时就会发生断齿现象。 齿面疲劳： 齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面层深处产生脉动裙环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生疲劳裂纹，随着裂纹的扩展；最终使齿面剥落小片金属，在齿面上形成小坑．称之为点蚀。当“点蚀”扩大连成片时，形成齿面上金属块剥落。此外，村质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。 5.1 齿轮常见故障 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 齿面磨损： 润滑油不足或油质不清洁会造成齿面磨粒磨损，使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。一般情况下，只有在润滑油中夹杂有磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。 齿面胶合和擦伤： 对于重载和高速齿轮的传动，齿面工作区温度很高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金同会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮拣伤。 5.1 齿轮常见故障 * 工业装备故障诊断技术 * 第5章 齿轮和滚珠轴承故障诊断 齿轮传动系统作为一个弹性的机械系统，在动态激励力的作用下将产生振动响应。右图所示为一对齿轮的力学模型。如不考虑齿面摩擦力的影响，将振动系统作为线性系统来考虑时，其力的平衡式为： 5.2 齿轮故障的振动机理 式中: x—在齿面接触力作用下沿作用线产生的齿轮相对位移； M—齿轮副的等效质量，M= m1为小量齿轮等效质量；m2为大齿轮等效质； C— 齿轮啮合阻尼； K(t)—齿轮啮合刚度，啮合刚度随时 间t变化； δ1—