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齿轮箱各重要指标为：输入转速1000r/min；型号ZSY630；功率400 kW；速比28；中心距1400mm；质量8.27×103kg。
2．1 诊断数据
根据齿轮故障发展历程和低速重载齿轮故障对以上诊断参数的影响，可采用多参数诊断法。结合谱图，本文以图1中的1号箱体的高速轴和3号箱体的低速轴为例进行了无量纲参数诊断分析，所采用的诊断参数为C，I，L，K。高速轴测试数据为 l号箱体测点1的3次监测数据。低速轴测试数据为3号箱体测点2的2次监测数据。各测点的无量纲诊断参数和振动烈度分别见表1、表2。
2．2齿轮箱故障诊断研究
2．2．1 高速轴故障诊断研究
观察表2可知，从2004年9月到12月和从2004年9月到2005年3月，C，I和L变化明显，都呈现较陡的递增趋势，K则呈现较缓的递增趋势，幅值在3以下。3次测量结果可以看出，各无量纲参数幅值先增后减，而整体(从第1次测试到第2、第3次测试) 呈现
递增趋势。根据以上无量纲参数反应征兆可做如下解释和推断。
(1)由C、I和L的定义可知，它们的分子都是振动最大值Xmax，突出了大振幅的作用，对大振幅进行了提升；它们的分母是与机组运行工况基本适应的比较稳定的振值，分别为振动有效值Xmax(振动速度的均方值，也就是振动烈度)、绝对平均值Xabs和均方根幅值Xr。随着齿轮故障的发展，冲击成分的增加，大振幅的概率将逐渐变大，代表信号整体振动威力的分母将呈现递增趋势，而它们的分子(振动最大值Xmax)将呈现较缓的递增趋势或者保持基本不变。根据C，I和L的分子、分母的变化特征，可得出以下结论：C，I和L对于冲击类故障比较敏感，特别是当故障早期发生时，它们有明显增加；但上升到一定程度后，随故障的逐渐发展，反而会下降，表明它们对早期故障有较高的敏感性。
(2)根据K的定义可知，K是介于不太敏感的低阶矩与较为敏感的高阶矩之间的一个折中特征量，除表示信号中有无冲击成分外，还表示波形的尖峭程度。本文已根据计算和统计数据证明，当振动信号呈现正态分布时，K的幅值XK等于3，可认为是齿轮正常运转时的理论值。当XK于3时，幅度分布曲线陡峭，为尖峰态；当以小于3时，幅度分布曲线扁平，为底峰态。齿面均匀磨损故障属于无冲击类故障，所以当齿面均匀磨损故障发生时，振动信号整体能量将呈现增加趋势，而幅度分布曲线将呈现扁平状，为底峰态。因此，XK将始终小于3。对于冲击类故障，由于冲击能量的增加，幅度分布曲线将呈现陡峭状，为尖峰态，XK将大于3。
(3)由以上无量纲参数反应的征兆、第(1)，(2)项的解释以及测点的位置可推断：经过9个月的运行，在高速附近的齿轮出现了较为严重的齿面均匀磨损故障。
由表1可知，3次测试所得的振动烈度呈现递增趋势，到2005年3月振动烈度已达到了13.0mm/s，根据IS010816-3：1998和GB/T6075.3-2001，振动烈度大于11.0mm/s处于D区。根据诊断分析，磨损故障发生发展在2004年9月以后，所以对2004年12月和2005年3月的测试数据进行频谱分析。观察图2可知，在2004年12月时，谱图中的能量分布为一级啮合频率及其二次谐波，不存在调制现象，而且二次谐波的幅值相对于一次谐波的幅值增加明显，这是齿面磨损的征兆，于是可推断：自2004年9月份以后，齿面磨损故障出现在一级啮合的一对齿轮上。观察图3可知，谱图中除存在一级啮合的二次谐波以外，还出现了三次谐波，并且各次谐波的幅值随着阶次的增加都明显增大，这是齿面磨损故障严重程度增加的征兆，由此可推断，到2005年3月份，一级啮合的一对齿轮的齿面磨损故障进一步加深了。
由以上分析可推断，严重的齿面均匀磨损故障发生在一级啮合的一对齿轮上。
2．2．2低速轴诊断分析
观察无量纲诊断参数表1可知，该测点的C， I，L和K的幅值在2004年12月都有大幅度的增加，特别是K的幅值，由2.7353增至262.1473。根据2．2．1节(1)的解释可知，这是有严重冲击存在的征兆。于是初步推断：在低速轴附近存在断齿或者严重的点蚀、剥落等局部故障。观察2004年12月的时域波形图(图4)可知，信号中存在以第四轴转频(0.578 Hz)为频率的周期脉冲。再观察三级啮合频率的二次谐波细化谱(图4)可知，振动信号中的调制源为第四轴的转频(0.578 Hz)。由于边频幅值相对较小，并且阶数较少，可排除断齿故障的发生。综合以上无量纲参数诊断和频谱分析可推断：齿轮Z6存在严重的点蚀、剥落等局部异常故障。
3结 论
根据定义可知，振动烈度是表示振动信号中各频率分量的能量的综合影响，表征着振动的威力或破坏能力。随着振动烈度的增大，预示着故障的产生和变化。此时，无量纲参数也随之变化，但不同的无量纲参数对不同的故障表现出不同的敏感程度，它们携带着诊断信息。在对带式输送机齿轮箱进行长期振动 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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