齿轮的故障

齿轮由于制造误差，装配不良或在不适当的运行条件（载荷，润滑状态等）下使用时，会使齿轮产生各种损伤，常见的损伤形式有：磨损，表面疲劳，塑性变形，断裂，气蚀，电蚀等，这里主要阐述齿轮磨损引起的振动。

当齿轮所有的轮齿均匀磨损而使齿隙增大时，或者造成一端接触，裂痕，点蚀，剥落等损伤时，因啮合而产生的冲击振动的振幅和其他振动成分相比是很大的，并且冲击振动的振幅具有几乎相同的振级。

在此情况下发生的冲击振动频率为1kHz以上的高频，与此同时，正铉波中低频啮合的频率成分也增大，随着磨损的发展，轮齿的弹性刚度表现出飞线性的特点，相应的振动波形也出现变化。

  齿轮的故障类型可分两类:第一类为制造和装配不良造成的，如齿形误差、各部分的轴线不对中等；第二类为齿轮在长期运行中形成的，如齿面发生点蚀、胶合、磨损、疲劳剥落或断齿等。本文介绍应用小波分析诊断减速箱齿轮故障，实践证明这种方法准确、迅速、切实可行。
        1 齿轮的主要振动类型及频率特征
        1.1 齿轮的啮合振动 一对齿轮在相互啮合过程中，齿与齿之间的连续冲击作用将使齿轮产生受迫振动。主要原因是，相互啮合的一对齿轮，其轮齿的弹性刚度会发生周期性的变化。轮齿弹性刚度的变化使齿的弯曲量也随之变化，便造成轮齿在进出啮合区时发生相碰撞，引起齿轮产生频率等于啮合频率的振动。任何一对齿轮副，啮合频率为啮合周期的倒数。对于定轴齿轮传动，齿轮啮合频率大小等于转频乘上齿轮的齿数，即: 
       
 式中z——齿轮的齿数；fm—齿轮啮合频率；fr—轴的转频，fr=n/60；n轴的转速，r/min。
    1.2 齿轮的固有频率振动 齿轮将以多个固有频率振动，但检测时，具有高阶固有频率的振动信号多数在很短时间内就衰减殆尽，只剩下基本的低阶固有频率振动（齿轮的啮合频率）。
      
  齿轮在正常和异常状态下都将产生固有频率振动，根据齿轮振动形态的变化，就能对齿轮做出故障判断。一对直圆柱齿轮的固有振动频率fc可由下列最典型的计算式求得： 式中m——一对齿轮的等效质量；k——一对齿轮的平均弹性系数；
     1.3 齿轮磨损引起的振动 当齿轮所有的轮齿均匀磨损而使齿隙增大时，或者造成一端接触、裂痕、点蚀、剥落等损伤时，因啮合而产生的冲击振动的振幅和其他振动成分相比是很大的，使振动信号的特征发生明显变化。