1、2023-1-23齿轮及齿轮箱诊断2023-1-23一、齿轮及齿轮箱的振动信号特点 齿轮箱正常运转时，一般其振动信号是平稳信号，振动信号为各齿轮箱正常运转时，一般其振动信号是平稳信号，振动信号为各轴的转频和啮合频率。当发生故障时，其振动信号频率成份和幅轴的转频和啮合频率。当发生故障时，其振动信号频率成份和幅值将发生变化，一般具有以下特征：值将发生变化，一般具有以下特征：信号是稳态的信号是稳态的 对应仅仅是幅值的变化，振动能量的变化。主要是针对齿轮均匀对应仅仅是幅值的变化，振动能量的变化。主要是针对齿轮均匀磨损的情况。磨损的情况。信号是周期平稳信号信号是周期平稳信号 出现有规律的冲击或调制现象。
2、主要是针对齿轮的点蚀、疲劳剥出现有规律的冲击或调制现象。主要是针对齿轮的点蚀、疲劳剥落、齿形误差、安装误差、轴弯曲、不平衡、不对中、滚动轴承落、齿形误差、安装误差、轴弯曲、不平衡、不对中、滚动轴承剥落等。剥落等。信号是非周期性信号信号是非周期性信号 信号中出现无规律的冲击或调制现象。主要是齿轮或轴承严重故信号中出现无规律的冲击或调制现象。主要是齿轮或轴承严重故障时。障时。2023-1-23二、多种多样的信号处理方法二、多种多样的信号处理方法2.1 时域诊断时域诊断 峰值指标峰值指标 脉冲指标脉冲指标 峭度峭度KURT-3()vt-v 4 s1nS StCRESTvpeakvRMSvpeakvr
3、2023-1-232.2、同周期相加平均 时域信号由于相位不同，不同时刻的信号是不能作平时域信号由于相位不同，不同时刻的信号是不能作平均的。均的。如果保证起始相位相同，采样频率和采样点数相同，如果保证起始相位相同，采样频率和采样点数相同，转速稳定，是可以作平均的。转速稳定，是可以作平均的。随着平均次数的增加，所在轴的转频及其倍频，啮合随着平均次数的增加，所在轴的转频及其倍频，啮合频率及其倍频被保留，其它轴的信号和噪声被消除，频率及其倍频被保留，其它轴的信号和噪声被消除，从而获得与被测齿轮有关的信号。从而获得与被测齿轮有关的信号。如果转速不稳，采用锁相技术进行平均。如果转速不稳，采用锁相技术进行
4、平均。从时域平均信号中可以辅助判断一些故障（双轴）。从时域平均信号中可以辅助判断一些故障（双轴）。时域平均信号不能用来诊断滚动轴承的故障。时域平均信号不能用来诊断滚动轴承的故障。2023-1-232.3、频谱分析 频谱分析是诊断频谱分析是诊断齿轮箱的最常用齿轮箱的最常用的最有效方法。的最有效方法。推荐采用加汉宁推荐采用加汉宁窗的幅值谱或功窗的幅值谱或功率谱。率谱。比较和趋势分析比较和趋势分析2023-1-232.4、倒频谱分析 倒频谱用来诊断调制信号。但同解调分倒频谱用来诊断调制信号。但同解调分析相比，准确性较差。析相比，准确性较差。2.5、细化谱分析 细化谱用来诊断调制信号。但幅值和相细化谱
5、用来诊断调制信号。但幅值和相位信息误差较大。位信息误差较大。2023-1-232.6、传递函数 传递函数分析的目的是研究系统的固有频率，通过力传递函数分析的目的是研究系统的固有频率，通过力和响应，研究两者随频率变化的比例来估计系统的固和响应，研究两者随频率变化的比例来估计系统的固有频率。有频率。相干分析适用来检验传递函数测试结果的可靠性。相干分析适用来检验传递函数测试结果的可靠性。相干函数分析相干函数分析100。797.65Hz468.75Hz860.35Hz传递函数分析传递函数分析2023-1-23三、齿轮及齿轮箱的诊断技术3.1、调制调制 幅值调制幅值调制 频率调制（相位调制）频率调制（相
6、位调制）调频调幅调频调幅2023-1-23tAtA调调 幅幅调调 频频2023-1-233.2、减速箱的四种调制现象齿轮啮合频率调制现象齿轮啮合频率调制现象齿轮箱固有频率调制现象齿轮箱固有频率调制现象齿轮固有频率调制现象齿轮固有频率调制现象滚动轴承外环固有频率调制现象滚动轴承外环固有频率调制现象2023-1-233.3、不同调制现象的分析方法 齿轮啮合频率的调制分析方法齿轮啮合频率的调制分析方法 采用频谱和解调谱相结合的双谱分析法采用频谱和解调谱相结合的双谱分析法 频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅 解调谱分析：调制频率，确定故障轴解调谱分析：
7、调制频率，确定故障轴辅助方法：辅助方法：时域波形，啮合频率幅值的趋势分析，提高诊断准确度。时域波形，啮合频率幅值的趋势分析，提高诊断准确度。2023-1-23 齿轮固有频率调制分析方法齿轮固有频率调制分析方法采用解调谱、细化谱、频谱相结合的三谱分析法采用解调谱、细化谱、频谱相结合的三谱分析法 频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅频谱分析：齿轮的啮合频率，确定故障的齿轮幅 解调谱、细化谱分析：调制频率，确定故障轴解调谱、细化谱分析：调制频率，确定故障轴难点：难点：齿轮的固有频率不知道（事先可以测出或计算出齿轮齿轮的固有频率不知道（事先可以测出或计算出齿轮 的固有频率）的固有频率）注意：注意
8、：一般固有频率被激起，频率成份少，只有极少的谱峰一般固有频率被激起，频率成份少，只有极少的谱峰2023-1-23 齿轮箱体固有频率调制分析方法齿轮箱体固有频率调制分析方法 采用时域波形分析、频谱分析、解调谱分析、趋势分采用时域波形分析、频谱分析、解调谱分析、趋势分析相结合的时频分析法析相结合的时频分析法时域波形：时域波形：周期性的冲击信号，一个大的冲击信号有多周期性的冲击信号，一个大的冲击信号有多个小的冲击信号构成。个小的冲击信号构成。频域：频域：以箱体、齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故以箱体、齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率。障齿轮或轴所在轴转频及其
9、倍频为调制频率。趋势：趋势：振动能量较正常工况下有较大幅度提高。振动能量较正常工况下有较大幅度提高。2023-1-23 轴承外环固有频率调制分析方法采用频谱、解调谱、细化谱三谱分析法采用频谱、解调谱、细化谱三谱分析法频域：主要依靠轴承外环的固有频率和轴承部件频域：主要依靠轴承外环的固有频率和轴承部件 的通过频率来分析。的通过频率来分析。难点：振动能量低，往往被其它振动信号覆盖。难点：振动能量低，往往被其它振动信号覆盖。2023-1-233.4、齿轮箱频率特点 轴频及其高次谐波；轴频及其高次谐波；齿轮啮合频率及其高次谐波；齿轮啮合频率及其高次谐波；以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转以
10、齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率边频带；频及其倍频为调制频率的啮合频率边频带；以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；频及其倍频为调制频率的边频带；以齿轮箱固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴以齿轮箱固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；转频及其倍频为调制频率的边频带；以外环的各阶固有频率为载波频率，产生剥落元件的以外环的各阶固有频率为载波频率，产生剥落元件的通过频率为调制频率；通过频率为调制频率；隐含成份和交叉成份。隐含成份和交叉成份。
11、2023-1-23四、齿轮箱故障的主要形式四、齿轮箱故障的主要形式 1、齿形误差、齿形误差 2、齿形均匀磨损、齿形均匀磨损 3、轴不对中、轴不对中 4、断齿、断齿 5、箱体共振、箱体共振 6、轴轻度弯曲、轴轻度弯曲 7、轴严重弯曲、轴严重弯曲 8、轴不平衡、轴不平衡 9、轴向窜动、轴向窜动 10、轴承疲劳剥落和点蚀、轴承疲劳剥落和点蚀2023-1-23时域波形：周期性的冲击信号，一个大的冲击信号有多个小的冲击信号构成。推荐采用加汉宁窗的幅值谱或功率谱。项目 频段1 频段2 频段3 频段4 频段5 频段610、轴承疲劳剥落和点蚀以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所
12、在轴转频及其倍频为调制频率；Pp=10(z/30)1.严重的齿形误差，激起齿轮的固有频率，出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制；2x(n/1200)1.振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。Pp=40(z/30)1.轴承外环固有频率调制分析方法出现有规律的冲击或调制现象。项目 频段1 频段2 频段3 频段4 频段5 频段625xGMF 2.2000年10月20日，机组振动超标。频段截止频率 1.滚动轴承外环固有频率调制现象以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率边频带；
13、2、设置 Fmax=200 xrpm4.14.1、齿形误差的主要特征、齿形误差的主要特征以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；啮合频率调制；一般的齿形误差产生的调制边频带窄，一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶边频调制为主，且边频带的幅值以一阶边频调制为主，且边频带的幅值较小；较小；严重的齿形误差，激起齿轮的固有频率，严重的齿形误差，激起齿轮的固有频率，出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，齿轮所在轴转频及其倍频
14、为调制频率的齿轮共振频率调制；率的齿轮共振频率调制；振动能量（有效值和峭度）有一定程度振动能量（有效值和峭度）有一定程度的增大。的增大。2023-1-231f02f03f01GMF2GMF齿形误差引起的特征频谱齿形误差引起的特征频谱fA2023-1-234.24.2、齿轮均匀磨损、齿轮均匀磨损 齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大；齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大；如果不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波如果不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，但幅值小。频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，但幅值小。1GMF2GMF3GMFfA
15、2023-1-234.34.3、轴不对中、轴不对中 以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率；轴转频及其倍频为调制频率；调制频率的调制频率的2倍频幅值最大；倍频幅值最大；齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；振动能量（有效值和峭度）有一定程度的增大。振动能量（有效值和峭度）有一定程度的增大。2023-1-23注意用速度频谱或位移频谱注意用速度频谱或位移频谱2023-1-234.44.4、箱体共振、箱体共振薄板结构薄板结构 齿轮箱的一阶固有频率为主导地位，其齿轮箱的一阶固有频率为主导地位，其他频率成分很低；
16、他频率成分很低；振动能量有很大的增加。振动能量有很大的增加。箱体共振调制箱体共振调制 以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率；在轴转频及其倍频为调制频率；齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大；齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大；振动能量有很大的增加振动能量有很大的增加2023-1-231f01fg2f01GMF2GMF2fg2023-1-234.54.5、断齿、断齿 以齿轮啮合频率及其谐波以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制在
17、轴转频及其倍频为调制频率，调制边频带宽而高；频率，调制边频带宽而高；以齿轮各阶固有频率及其以齿轮各阶固有频率及其谐波为载波频率，故障齿谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为轮所在轴转频及其倍频为调制频率，调制边频带宽调制频率，调制边频带宽而高；而高；振动能量有很大的增加。振动能量有很大的增加。2023-1-231fg1GMF2GMF2fg2023-1-234.6、轴轻度弯曲 以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但调制边频带窄且稀；其倍频为调制频率的啮合频率调制，但调制边频带窄且稀；如果弯曲轴上
18、有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；制；振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特别是振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。轴向振动能量有较大的增加。2023-1-23由于外环松动且质量轻，轴承元素故障时，振动能量通过滚动体传到外环上，激起外环固有频率。以外环的各阶固有频率为载波频率，产生剥落元件的通过频率为调制频率；5、如果转速为1400-1700r/min,将Fmax设为60Xrpm；随着平均次数的增加，所在轴的转频及其倍频，啮合频率及其倍频被保留，其它轴的信号和噪声被消除，从而获得与被测齿轮
19、有关的信号。以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率；2、对于齿轮箱，须在同一测点进行频率量程为3.25xGMF 2.85Hz是低速轴的转频。或固有频率美国国家标准协会标准（ANST）三、齿轮及齿轮箱的诊断技术98mm/s 或1.Fmax为频谱量程。如果转速为800-1099r/min,将Fmax设为100Xrpm；且外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频率与自由状态下测得或计算的频率基本相同。频段截止频率 0.主要是增速机振动超标。在齿轮箱轴系中，一般滚动轴承内环与轴多为紧密的过盈配合，即轴与
20、内环牢固的连为一体，要激起固有频率需要较大能量，且内环固有频率与自由状态下测得或计算的频率完全不同。趋势：振动能量较正常工况下有较大幅度提高。1f1GMF2GMF轴轻度弯曲特征频谱轴轻度弯曲特征频谱2023-1-234.7、轴严重弯曲 以齿轮啮合频率及其谐波、以齿轮啮合频率及其谐波、齿轮固有频率、箱体固有频齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，齿轮所在轴率为载波频率，齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率转频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较宽，解调调制，但边频带较宽，解调谱上出现轴的转频和多阶高谱上出现轴的转频和多阶高次谐波；次谐波；如果弯曲轴上有多对齿轮啮如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现
21、多对齿轮啮合合，则会出现多对齿轮啮合调制；调制；振动能量（有效值和峭度值）振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特别是有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。轴向振动能量有较大的增加。2023-1-23轴严重弯曲特征频谱轴严重弯曲特征频谱1f01fg2f01GMF2GMF2fg2023-1-234.8、轴向窜动 有故障轴上齿数多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加；有故障轴上齿数多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加；振动能量有较大的增加。振动能量有较大的增加。1GMF2023-1-234.9、轴有严重的不平衡 以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率
22、，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较少而稀，解调谱上出现轴的转频；少而稀，解调谱上出现轴的转频；有故障轴的转频成份有较大的增加；有故障轴的转频成份有较大的增加；振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特振动能量（有效值和峭度值）有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大的增加。别是轴向振动能量有较大的增加。2023-1-231GMF1f2023-1-234.10、轴承疲劳剥落和点蚀在齿轮箱轴系中，一般滚动轴承内环与轴多为紧密的过盈配合，在齿轮箱轴系中，一般滚动轴承内环与轴多为紧密的过盈配合，即轴与内环牢固的连为一体，要激
23、起固有频率需要较大能量，且即轴与内环牢固的连为一体，要激起固有频率需要较大能量，且内环固有频率与自由状态下测得或计算的频率完全不同。内环固有频率与自由状态下测得或计算的频率完全不同。外环与箱体轴承座也是过盈配合，但同内环比较，要松得多。且外环与箱体轴承座也是过盈配合，但同内环比较，要松得多。且外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频率与自由状态下测得或计算的频率基本相同。率与自由状态下测得或计算的频率基本相同。由
24、于外环松动且质量轻，轴承元素故障时，振动能量通过滚动体由于外环松动且质量轻，轴承元素故障时，振动能量通过滚动体传到外环上，激起外环固有频率。传到外环上，激起外环固有频率。齿轮箱中轴承故障的载波频率一般为外环的各阶固有频齿轮箱中轴承故障的载波频率一般为外环的各阶固有频率，调制频率为产生剥落元件的通过频率。率，调制频率为产生剥落元件的通过频率。2023-1-231fo2fo3foF(I,o,)2023-1-23五、检测标准5.1、齿轮装置的振动峰值判定标准、齿轮装置的振动峰值判定标准 齿轮的振动峰值为齿轮的振动峰值为Pp,转速为转速为n(r/min),吃数为吃数为z,g为重为重力加速度。力加速度。
25、注意量级：注意量级：Pp=10(z/30)1.2x(n/1200)1.2危险量级：危险量级：Pp=40(z/30)1.2x(n/1200)1.22023-1-235.2、齿轮装置的振动均值判定标准、齿轮装置的振动均值判定标准 齿轮的振动均值为齿轮的振动均值为Pa,转速为转速为n(r/min),吃数为吃数为z,g为重力为重力加速度。加速度。注意量级：注意量级：Pa=1.1(z/30)2.2x(n/1200)2.2危险量级：危险量级：Pa=4.1(z/30)2.2x(n/1200)2.22023-1-2375xGMF 1.1、无叶片的普通滚子轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等采用解调谱、细化
26、谱、频谱相结合的三谱分析法715 5.频谱分析是诊断齿轮箱的最常用的最有效方法。验证：揭盖检查发现小齿轮齿性误差较大，形成频率调制。75xGMF 1.难点：振动能量低，往往被其它振动信号覆盖。频段截止频率 1.5 6.频谱分析是诊断齿轮箱的最常用的最有效方法。2x(n/1200)2.载荷的微小变化形成幅值调制。1、在不知道齿数的情况下使用，知道齿数用C表。或1.5xrpm 2-2.严重的齿形误差，激起齿轮的固有频率，出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制；齿轮箱中轴承故障的载波频率一般为外环的各阶固有频率，调制频率为产生剥落元件的通过频率。却在
27、213Hz处出现高的幅值。5.3、频段判定标准美国国家标准协会标准（美国国家标准协会标准（ANST）假定转速为假定转速为60060000r/min 采集信号尽可能靠近轴承座采集信号尽可能靠近轴承座 设备上没有安装隔振装置（有隔振装置，报警值提高设备上没有安装隔振装置（有隔振装置，报警值提高30%-50%）齿轮箱的报警值要比被驱动的机器高出齿轮箱的报警值要比被驱动的机器高出25%2023-1-23ANST设备状态报警类型和等级分类表设备状态报警类型和等级分类表 机器类型机器类型 良好良好 一般一般 报警报警1（警告）（警告）报警报警2(危险）危险）离心式，带或不带外部齿轮箱离心式，带或不带外部齿
28、轮箱 0-5.08 5.08-7.62 7.62 11.43离心离心-整体式齿轮（轴向）整体式齿轮（轴向）0-5.08 5.08-7.62 7.62 11.43离心离心-整体式齿轮（径向）整体式齿轮（径向）0-3.81 3.81-6.35 6.35 9.525齿轮箱输入轴齿轮箱输入轴 0-3.81 3.81-5.715 5.715 8.89齿轮箱输出轴齿轮箱输出轴 0-2.286 2.286-3.81 3.81 5.715mm/s2023-1-23项目项目 频段频段1 频段频段2 频段频段3 频段频段4 频段频段5 频段频段6频段起始频率频段起始频率 1%Fmax 1.2xrpm 2.2xrp
29、m 3.2xrpm 12.2xrpm 50%Fmax 频段截止频率频段截止频率 1.2xrpm 2.2xrpm 3.2xrpm 12.2xrpm 50%Fmax 100%Fmax 频段报警频段报警 90%报警总值报警总值 30%报警总值报警总值 25%报警总值报警总值 20%报警总值报警总值 15%报警总值报警总值 10%报警总值报警总值 或或1.98mm/s 或或1.41mm/s 或或1.27mm/s 频段描述频段描述 次同步到次同步到1xrpm 1.5-2xrpm 2.5-3xrpm 轴承缺陷频率基频轴承缺陷频率基频 轴承缺陷低阶谐波轴承缺陷低阶谐波 轴承缺陷高阶谐波轴承缺陷高阶谐波 或固
30、有频率或固有频率1、无叶片的普通滚子轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等、无叶片的普通滚子轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等2、设置、设置 Fmax=50 xrpm（如果转速（如果转速1700r/min,或轴承为圆锥滚子轴承、球面滚子轴承另取或轴承为圆锥滚子轴承、球面滚子轴承另取值，值，rpm为转速）为转速）3、从、从ANST设备状态分析标准中得到报警速度宗旨。设备状态分析标准中得到报警速度宗旨。Fmax为频谱量程。为频谱量程。4、如果为轴承为圆锥滚子轴承、球面滚子轴承，、如果为轴承为圆锥滚子轴承、球面滚子轴承，Fmax为为60Xrpm.5、如果转速为、如果转速为1400-1700r
31、/min,将将Fmax设为设为60Xrpm；如果转速为；如果转速为1100-1399r/min,将将Fmax设为设为80Xrpm；如果转速为；如果转速为800-1099r/min,将将Fmax设为设为100Xrpm；如果转速为；如果转速为600-799r/min,将将Fmax设为设为120Xrpm；ANST设备频段报警表设备频段报警表A速度总值（峰值）速度总值（峰值）mm/s2023-1-23项目项目 频段频段1 频段频段2 频段频段3 频段频段4 频段频段5 频段频段6频段起始频率频段起始频率 0.2xrpm 0.8xrpm 1.8xrpm 2.8xrpm 3.6xrpm 10.2xrpm
32、频段截止频率频段截止频率 0.8xrpm 1.8xrpm 2.8xrpm 3.8xrpm 10.2xrpm 100%Fmax 频段报警频段报警 20%报警总值报警总值 90%报警总值报警总值 30%报警总值报警总值 25%报警总值报警总值 20%报警总值报警总值 15%报警总值报警总值 或或1.41mm/s 频段描述频段描述 次同步到次同步到1xrpm 1-1.5xrpm 2-2.5xrpm 3-3.5xrpm 4-10 xrpm 10.5xrpm-Fmax 1、无叶片的普通滑动轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等、无叶片的普通滑动轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等2、设置、设置 F
33、max=20 xrpmANST设备频段报警表设备频段报警表B速度总值（峰值）速度总值（峰值）mm/s2023-1-23项目项目 频段频段1 频段频段2 频段频段3 频段频段4 频段频段5 频段频段6频段起始频率频段起始频率 0.25xGMF 0.75xGMF 1.25xGMF 1.75xGMF 2.25xGMF 50%Fmax 频段截止频率频段截止频率 0.75xGMF 1.25xGMF 1.75xGMF 2.25xGMF 2.75xGMF 100%Fmax 频段报警频段报警 25%报警总值报警总值 70%报警总值报警总值 25%报警总值报警总值 50%报警总值报警总值 25%报警总值报警总值
34、 40%报警总值报警总值 频段描述频段描述 0.5xGMF和边带和边带 GMF和边带和边带 1.5xGMF和边带和边带 2xGMF和边带和边带 2.5xGMF和边带和边带 3xGMF和边带和边带 1、设置、设置 Fmax=3.25xGMF2、对于齿轮箱，须在同一测点进行频率量程为、对于齿轮箱，须在同一测点进行频率量程为3.25XGMF的高频测量，同时需要一个正常频率量的高频测量，同时需要一个正常频率量程的测量（如程的测量（如AB表中所述）。也就是说进行两次不同量程的测量。在许多情况下，由于表中所述）。也就是说进行两次不同量程的测量。在许多情况下，由于Fmax很高，传感器要求粘结和螺栓连接。频线
35、设为很高，传感器要求粘结和螺栓连接。频线设为16003200线。线。ANST设备频段报警表设备频段报警表C速度总值（峰值）速度总值（峰值）mm/s2023-1-23项目项目 频段频段1 频段频段2 频段频段3 频段频段4 频段频段5 频段频段6频段起始频率频段起始频率 20 xrpm 50 xrpm 80 xrpm 110 xrpm 140 xrpm 170 xrpm 频段截止频率频段截止频率 50 xrpm 80 xrpm 110 xrpm 140 xrpm 170 xrpm 100%Fmax 频段报警频段报警 60%报警总值报警总值 60%报警总值报警总值 50%报警总值报警总值 50%报
36、警总值报警总值 40%报警总值报警总值 40%报警总值报警总值 频段描述频段描述 20-50 xrpm 50-80 xrpm 80-110 xrpm 110-140 xrpm 140-170 xrpm 170 xrpm-Fmax 1、在不知道齿数的情况下使用，知道齿数用、在不知道齿数的情况下使用，知道齿数用C表。表。2、在许多情况下，由于、在许多情况下，由于Fmax很高，传感器要求粘结和螺栓连接。频线设为很高，传感器要求粘结和螺栓连接。频线设为3200线。线。2、设置、设置 Fmax=200 xrpmANST设备频段报警表设备频段报警表D速度总值（峰值）速度总值（峰值）mm/s2023-1-2
37、3六、案例分析六、案例分析某电厂水轮机发电组，齿轮箱振动异常。某电厂水轮机发电组，齿轮箱振动异常。输入轴转速输入轴转速182 r/min输出轴转速输出轴转速750 r/min大齿轮齿数大齿轮齿数 99小齿轮齿数小齿轮齿数 24发电机发电机增速机增速机水轮机水轮机Z=24Z=99180r/min750r/min例例12023-1-2312.512.5 12.512.5299.8433266.75Hz331.25Hz0.1mm/s齿轮箱细化谱齿轮箱细化谱2023-1-23分析分析 啮合频率：啮合频率：(750/60)x24=300Hz 从细化谱图上可以看出，从细化谱图上可以看出，299.84Hz的
38、幅值较高，且被的幅值较高，且被12.5Hz频率调制。调制频率频率调制。调制频率3Hz幅值小，不明显。幅值小，不明显。说明故障齿轮应为高速轴（输出轴）小齿轮。说明故障齿轮应为高速轴（输出轴）小齿轮。验证：验证：揭盖检查发现小齿轮齿性误差较大，形成频率揭盖检查发现小齿轮齿性误差较大，形成频率调制。载荷的微小变化形成幅值调制。调制。载荷的微小变化形成幅值调制。2023-1-23例2首钢小型场一台减速机，大修后运行振动值很大。首钢小型场一台减速机，大修后运行振动值很大。电机驱动，可调速；电机驱动，可调速；工作转速工作转速500r/min；功率功率970kW；小齿轮齿数小齿轮齿数50；大齿轮齿数大齿轮齿
39、数148。1243电机电机减速机减速机501482023-1-23随着平均次数的增加，所在轴的转频及其倍频，啮合频率及其倍频被保留，其它轴的信号和噪声被消除，从而获得与被测齿轮有关的信号。从时域平均信号中可以辅助判断一些故障（双轴）。84Hz的幅值较高，且被12.Pp=40(z/30)1.98mm/s 或1.美国国家标准协会标准（ANST）2、减速箱的四种调制现象5-2xrpm 2.10、轴承疲劳剥落和点蚀在齿轮箱轴系中，一般滚动轴承内环与轴多为紧密的过盈配合，即轴与内环牢固的连为一体，要激起固有频率需要较大能量，且内环固有频率与自由状态下测得或计算的频率完全不同。说明低速轴大齿轮存在严重故障
40、。如果不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，但幅值小。频域：以箱体、齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率。8xrpm 10.Pp=40(z/30)1.频段起始频率 1%Fmax 1.推荐采用加汉宁窗的幅值谱或功率谱。当发生故障时，其振动信号频率成份和幅值将发生变化，一般具有以下特征：验证：揭盖检查发现小齿轮齿性误差较大，形成频率调制。频段截止频率 0.测试数据测点测点 1 2 3 4 振动值（水平）振动值（水平）5.5 15.4 9.5 12.3振动值（轴向）振动值（轴向）7.8 13.6 8.3 14.8电机
41、转速为电机转速为150r/min mm/s213Hz213Hz0 700200 2300.850.852023-1-23分析 齿轮啮合频率齿轮啮合频率：148x0.85=125.8Hz148x0.85=125.8Hz 在测点在测点2 2的频谱图上没有发现啮合频率。却在的频谱图上没有发现啮合频率。却在213Hz213Hz处处出现高的幅值。出现高的幅值。对对213Hz213Hz进行细化分析，发现进行细化分析，发现213Hz213Hz附近存在附近存在0.85Hz0.85Hz的的边频带。而边频带。而0.85Hz0.85Hz是低速轴的转频。是低速轴的转频。为了验证为了验证213Hz213Hz的出处。进行
42、升速试验，当转速升到的出处。进行升速试验，当转速升到500r/min500r/min的时候，测点的时候，测点2 2的频谱图中的频谱图中213Hz213Hz频率仍然存频率仍然存在。说明在。说明213Hz213Hz是齿轮的固有频率。说明低速轴大齿轮是齿轮的固有频率。说明低速轴大齿轮存在严重故障。存在严重故障。验证：揭盖检查发现大齿轮齿面凹凸不平，大齿轮有验证：揭盖检查发现大齿轮齿面凹凸不平，大齿轮有3 3个齿顶承台阶状凸起，说明大齿轮齿顶顶撞小齿轮齿个齿顶承台阶状凸起，说明大齿轮齿顶顶撞小齿轮齿根的现象。根的现象。2023-1-23例3某公司有某公司有4台煤气鼓风机，其中台煤气鼓风机，其中2、3鼓
43、风机组传动形式完全相同，鼓风机组传动形式完全相同，均为电动机和增速机驱动。鼓风机为两级增压。均为电动机和增速机驱动。鼓风机为两级增压。电机：电机：1495r/min，1250kW风机：风机：4230r/min电动机电动机减速机减速机风机风机123456 7831912023-1-23症状描述2000年年10月月20日，机组振动超标。主要是增速机振动超标。从日，机组振动超标。主要是增速机振动超标。从2000年年8月至月至10月振值逐渐升高。月振值逐渐升高。MM/S测点测点 V(垂直径向垂直径向)H(水平径向水平径向)A(轴向轴向)3 6.5 6.2 7.54 7.2 8.0 145 20 7.0
44、 5.26 22 12 5.52023-1-23分析和诊断 0 1 2 3 4 5(KHz)70605040302010m/s26号测点加速度频谱图号测点加速度频谱图2282.52023-1-23 106.25 2418.75(Hz)70605040302010m/s2啮合频率附近啮合频率附近16倍细化谱倍细化谱225270.22023-1-23离心-整体式齿轮（轴向）0-5.时域平均信号不能用来诊断滚动轴承的故障。齿轮固有频率调制分析方法相干分析适用来检验传递函数测试结果的可靠性。齿轮的振动峰值为Pp,转速为n(r/min),吃数为z,g为重力加速度。如果转速为1100-1399r/min,
45、将Fmax设为80Xrpm；2xrpm 2.解调谱分析：调制频率，确定故障轴齿轮箱固有频率调制现象如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；某电厂水轮机发电组，齿轮箱振动异常。1、无叶片的普通滚子轴承设备，如交流电机、直流电机、减速箱等主要是增速机振动超标。2、设置 Fmax=200 xrpm调制频率的2倍频幅值最大；4 9.75xGMF 2.离心-整体式齿轮（轴向）0-5.且外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频率与自由状态下测得或计算的频率基本相同。齿轮的振动峰值为Pp,转速为n(r/min),吃数为z,
46、g为重力加速度。对213Hz进行细化分析，发现213Hz附近存在0.采用解调谱、细化谱、频谱相结合的三谱分析法相干分析适用来检验传递函数测试结果的可靠性。如果转速为800-1099r/min,将Fmax设为100Xrpm；或固有频率且外环在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承有故障并运行一段时间后，外环与轴承座之间基本完全松动，外环固有频率与自由状态下测得或计算的频率基本相同。出现有规律的冲击或调制现象。时域波形：周期性的冲击信号，一个大的冲击信号有多个小的冲击信号构成。8xrpm 2.4 9.如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；载荷的微小变化形成幅值调制。10、轴承疲劳剥落和点蚀25xGMF 1.2、减速箱的四种调制现象但幅值和相位信息误差较大。频域：以箱体、齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率。频段描述 次同步到1xrpm 1-1.2 7.离心-整体式齿轮（轴向）0-5.验证低速轴齿轮发生严重的磨损或断齿故障低速轴齿轮发生严重的磨损或断齿故障揭盖检查：低速轴断了揭盖检查：低速轴断了9个齿个齿
