如何進(jìn)行工業(yè)齒輪箱的故障診斷？

工業(yè)齒輪箱，也常被稱為減速箱，是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械傳動(dòng)裝置。工業(yè)齒輪箱主要通過(guò)一系列齒輪的嚙合來(lái)改變輸入動(dòng)力的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)減速增扭的目的。像機(jī)械行業(yè)中熟知的直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿等多種類型，都屬于工業(yè)齒輪箱。

合縱重工SGR的主營(yíng)產(chǎn)品行星齒輪減速器、環(huán)面蝸桿減速器、組合式減速器、圓柱蝸桿減速器，以及小型減速電機(jī)，也都屬于工業(yè)齒輪箱。工業(yè)齒輪箱的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括造紙、制糖、水泥、化工和橡膠行業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域。

那么，在實(shí)際的使用中，如何進(jìn)行工業(yè)齒輪箱的故障診斷呢？

（1）工業(yè)齒輪箱齒輪失效的主要形式

工業(yè)齒輪箱故障中，最常見(jiàn)的故障是齒輪失效，齒輪失效的表現(xiàn)形式包括：齒的斷裂、齒面疲勞、齒面磨損、齒面劃痕、塑性變形、化學(xué)腐蝕、異物嵌入等。

齒的斷裂是工業(yè)齒輪箱最嚴(yán)重的故障，齒輪副在嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪的作用力和從動(dòng)輪的反作用力都通過(guò)接觸點(diǎn)分別作用在對(duì)方輪齒上，當(dāng)接觸點(diǎn)某一換間位于輪齒的齒頂部，若因突然過(guò)載或沖擊過(guò)載，很容易在齒根處產(chǎn)生過(guò)載荷斷裂。

齒面磨損或劃痕是工業(yè)齒輪箱的另外一種常見(jiàn)故障，可能存在的形式包括：粘著磨損、磨粒磨損與劃痕、腐蝕磨損、燒傷、齒面膠合等；

齒面疲勞主要包括齒面點(diǎn)蝕與剝落。齒面點(diǎn)蝕指的是當(dāng)工作表面的交變應(yīng)力引起微觀疲勞裂紋，潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋后，微觀疲勞裂紋內(nèi)的潤(rùn)滑油在高壓下使裂紋擴(kuò)展形成點(diǎn)蝕。如果表面的疲勞裂紋擴(kuò)展得較深、較遠(yuǎn)造成大面積或大塊金屬脫落，就稱之為剝落。

軟齒面齒輪傳遞載荷過(guò)大(或在大沖擊載荷下)時(shí)易產(chǎn)生齒面塑性變形。在齒面間過(guò)大的摩擦力作用下，齒面接觸應(yīng)力會(huì)超過(guò)材料的抗剪強(qiáng)度，齒面材料進(jìn)入塑性狀態(tài)，造成齒面金屬的塑性流動(dòng)，使主動(dòng)輪節(jié)圓附近齒面形成凹溝，從動(dòng)輪節(jié)圓附近齒面形成凸棱從而破壞了正確的齒形。有時(shí)可在某些類型的齒輪的從動(dòng)齒面上出現(xiàn)“飛邊”，嚴(yán)重時(shí)擠出的金屬充滿頂隙，引起劇烈振動(dòng)，甚至發(fā)生斷裂。

（2）齒輪的故障分析方法

工業(yè)齒輪箱齒輪故障的分析方法主要包括：功率譜分析法、邊頻帶分析法和倒頻帶分析法。

功率譜分析可確定齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和振動(dòng)能量在各頻率成分上的分布，是一種重要的頻域分析方法。應(yīng)用功率譜分析時(shí)，頻率軸橫坐標(biāo)可采取線性坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)。對(duì)數(shù)坐標(biāo)(恒百分比帶寬)適合故障概括的檢測(cè)和預(yù)報(bào)，對(duì)噪聲的分析與人耳的響應(yīng)接近；但對(duì)于齒輪系統(tǒng)有較多的邊頻成分，采用線性坐標(biāo)(恒帶寬)會(huì)更有效。

邊頻帶分析法包含有豐富的齒輪故障信息，要提取邊頻帶信息，在頻譜分析時(shí)必須有足夠高的頻率分辨率。然而，當(dāng)邊頻帶譜線的間隔小于頻率分辨率時(shí)，或譜線間隔不均勻，都阻礙邊頻帶的分析。

倒頻帶分析法是一種基于頻譜分析的高級(jí)信號(hào)處理技術(shù)，用于故障診斷。這種方法是對(duì)原始信號(hào)的頻譜進(jìn)行二次變換，即對(duì)信號(hào)的對(duì)數(shù)功率譜進(jìn)行傅里葉逆變換，得到時(shí)域上的倒頻譜圖。這種故障分析法適應(yīng)于同時(shí)有數(shù)對(duì)齒輪嚙合的齒輪箱振動(dòng)頻譜圖，幾個(gè)邊頻帶交叉分布在一起，僅進(jìn)行頻率細(xì)化分析識(shí)別邊頻特征是不夠的場(chǎng)景。

總的來(lái)說(shuō)，齒輪箱故障對(duì)設(shè)備的影響非常大，輕則造成傳動(dòng)效率下降、精度降低、設(shè)備壽命縮短、噪音和振動(dòng)增大等，重則造成停機(jī)和生產(chǎn)中斷，甚至產(chǎn)生齒輪箱破裂等安全隱患，因此，及時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷和維護(hù)齒輪箱，預(yù)防故障的發(fā)生，非常有必要。