杭州锐达数字技术有限公司
查看: 8554|回复: 55

[案例分析] 齿轮箱故障谈论

  [复制链接]
发表于 2009-12-31 17:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?我要加入

x
各位好:
       最近检测的一台电机+变速箱+离心气压机 机组齿轮箱数据。同大家共享,请有兴趣的各位分析一下可能的故障原因,我也正在分析数据(需要说明的是机组涡流传感器测量振动位移10微米),但壳体加速度传感器测量振动很大,各轴承均为滑动动压轴承。

机组情况.doc

483.5 KB, 下载次数: 750

回复
分享到:

使用道具 举报

发表于 2009-12-31 21:57 | 显示全部楼层
这么高的转速和啮合频率,低频段看不出明显的故障。不知有没有历史数据,如果是近期出现高速轴转频升高的情况,建议注意高速轴齿轮损伤的问题。不对的请大家多指正啊!

评分

1

查看全部评分

发表于 2009-12-31 23:58 | 显示全部楼层

经验之谈

齿轮接触面积不足、有胶合现象存在、增速机轴瓦间隙较大。
另外:叶轮可能积灰,高频段的频率可能是12片叶片+1.
询问:机组低速轴系是否有主油泵,振动如何?

评分

1

查看全部评分

 楼主| 发表于 2010-1-2 09:55 | 显示全部楼层
疑问讨论:
1。机组仅齿轮箱壳体振动较大,时域波形峰峰值达到160G以上,甚至超出传感器幅值范围;
2。机组各点振动仅可见齿轮箱高速轴转频;
3。齿轮箱各点振动均明显可见2112-2115Hz频率及其谐波(与箱体及轴承座敲击频率接近);且加速度谱图在高频部分出现明显白噪声带;
4。2112Hz及其高次谐波均以162Hz(高速轴频为边带,且两边幅值相差较大);
5。速度低频部分,出现传感器过载时,均出现3-5Hz低频;
6。高速轴轴向振动较大(与A机组相比)
7。涡流传感器均振动未见异常;
8.电机及压缩机各点振动很小,声音正常,且各点均可见齿轮箱高速轴轴频;
9。齿轮箱没有类似轴头泵的润滑油泵;
      不知大家是否注意到这些信息。还请发表高见!

[ 本帖最后由 tjxz888 于 2010-1-2 09:58 编辑 ]

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-2 23:30 | 显示全部楼层
通过肖老师的描述,该传动系统简单,齿箱仅含一级传动。现作出如下初步分析:
1、齿轮箱故障表象很明显且电动机、压缩机振动较小,可缩小范围到齿箱问题(排除叶片不平衡、齿箱与电机和压缩机的不对中);
2、如果滑动轴承磨损,会导致齿轮中心线不平行而啮合不良,但图谱中齿轮啮合频率5041.7Hz幅值不大(其倍频无法看见),很明显2115Hz及其162Hz边频占主要成分,所以轴承磨损、齿轮损伤故障似乎也可排除;
3、我见过1台齿箱共振的例子,该齿箱的正常输出转速范围为700-1300rpm,当其输出转速到达850rpm时,齿箱开始异常“跳动”,我给出的判断是该齿箱设计共振临界点设计不合理,应设法规避。但是我没用敲击试验测一下箱体共振频率,供您参考。

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-4 16:23 | 显示全部楼层

回复 楼主 tjxz888 的帖子

学生根据肖老师的描述自己做了以下评论,请老师及各位指导。
1。机组仅齿轮箱壳体振动较大,时域波形峰峰值达到160G以上,甚至超出传感器幅值范围;   
   理解为振动能量较大,在正常运行外,承受额外力做功,判定为损伤。
2。机组各点振动仅可见齿轮箱高速轴转频;      
   高速轴转轴每转一圈产生一次能量较强振动。
3。齿轮箱各点振动均明显可见2112-2115Hz频率及其谐波(与箱体及轴承座敲击频率接近);且加速度谱图在高频部分出现明显白噪声带;     
   理解为有较大能量的冲击激发起齿轮箱固有频率。
4。2112Hz及其高次谐波均以162Hz(高速轴频为边带,且两边幅值相差较大);  
    理解为齿轮箱被高速轴调幅,并且伴随着调频,说明激发起齿轮箱固有频率的外力是与高速轴转频同步的,并且调频说明形成这个周期的振动不是单一的,而是几种调制单独作用产品的,由于他们的相位不同,所以他们叠加是矢量叠加,叠加后有的边频幅值增加,有的下降,在频谱图上形成不对称的调制边带。疑似为高速轴齿轮出现多个齿齿面剥落。
5。速度低频部分,出现传感器过载时,均出现3-5Hz低频;     
    如果超过量程,传感器内部电压不稳,会有低频噪声混入的
6。高速轴轴向振动较大(与A机组相比)   
    承受轴向力,可以怀疑引发齿面剥落这个局部故障的原因为分布式故障,齿轮中心线没对准等配合故障,并且导致最后的齿面剥落故障。
7。涡流传感器均振动未见异常;      
    说明该机组位移振动较小,排除低频故障,不平衡等,引起此振动的主要原因为高频共振区振动,即某突然特殊运动发出时间短而能量很大的外力,激发了箱体共振。
8.电机及压缩机各点振动很小,声音正常,且各点均可见齿轮箱高速轴轴频;   
    理解为冲击振动能量较大,可以传播较远,而振动源在齿轮箱处。

但是从频谱可以看出齿轮箱啮合频率5041Hz处幅值不高,说明齿轮啮合产生的振动并不大,理论来说应该排除齿轮故障,但是以前一个齿轮箱故障案例让我把这个想法改变了,因为冲击能量很大淹没了啮合产生的周期振动。跟这个案例很类似,打开齿轮箱发现,齿轮几个齿面大块剥落,并且集中在齿轮的一侧,由于齿轮中心不平行引起的。

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-5 13:41 | 显示全部楼层
个人观点如下:
从lz给的频谱和时间信号数据来看,主要能量集中在2115hz左右,伴随着高速轴转频的幅值调制;由于下箱体靠近轴承座部位敲击为2115Hz;因此,下箱体固有频率被激发。我想可能是
高速轴转频的13倍谐频,激发了下箱体的固有频率。
从加速度频谱,尤其是高速轴两端时间信号来看,高速轴输出端轴瓦间隙或松动,应该是主要考虑的问题。
感觉齿轮状态问题不大。
6楼提到,冲击能量大湮没齿轮的周期振动?能否分享一下案例呢?

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-5 14:29 | 显示全部楼层

分析

解调频谱中出现最多的是高速轴的频谱,并且还有相应的轴承座频率信号2000Hz左右,及其2倍频,对比发现相应的齿轮箱信号5000Hz反应却相对较少,一般情况下齿轮的信号比轴承的信号大一个数量级,现在却小于轴承的信号,说明轴承出现了一定的故障。齿轮箱有出现故障的趋势,高速轴部分较低速轴部分出现次数较多,说明小齿轮出现故障的几率将较大齿轮大,但是,现在主要的故障还是在轴承。

评分

1

查看全部评分

 楼主| 发表于 2010-1-5 17:52 | 显示全部楼层
谈论:现场涡流轴振监测振动稳定,与历史无大变化,仅有10微米上下。
发表于 2010-1-6 09:59 | 显示全部楼层
我觉得firecat分析的很好
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

发表于 2010-1-6 15:33 | 显示全部楼层

回复 6楼 firecat_2 的帖子

受益!谢谢!
 楼主| 发表于 2010-1-7 11:20 | 显示全部楼层
经相关业内资深人士共同分析给出结论:(还请大家分析是否认可)
      齿轮箱设计缺陷导致出现“拍振”故障。
原因分析:
1。齿轮箱齿数;121/31, 速比:3.903(接近整数,设计的大忌);
2。主要表现为加速度峰值频繁过载,且明显的幅度调制。
3。现场听诊可辨类似“拍振”噪声。
4。低速轴转频倍频(4倍频)过于接近高速轴转频,是形成拍振的主要原因。
5。高速轴转频各阶谐波均出现低速轴转频4倍与高速轴转频之差的边带。
  根据以上分析进一步了解得到如下信息:该机组10年前投用验收时,发现原带加速度传感器就出现反复报警问题,但由于涡流传感器正常,故将加速度传感器取消(巨大失误,难以理解)。同类机组A也存在类似高度吻合情况,故分析齿轮箱存在先天设计问题,一般齿轮箱速比小数位在0.5附近,不应选择接近整数倍的0.1或0.9附近,新机组速比为:173/31=5.58。
  下一步确定在条件具备的情况下,改变机组转速,精密调整联轴器对中,寻找避开“拍振”的途径。该机组故障现象非常罕见,主要是在机组前期验收中忽略了壳体振动的问题,更忽略了变速箱速比设计的问题。这是一个非常好的现场案例,具有实际的指导意义。

[ 本帖最后由 tjxz888 于 2010-1-7 11:28 编辑 ]

点评

很好的学习资料  详情 回复 发表于 2015-11-25 13:33

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-7 14:17 | 显示全部楼层
如果发生拍振,有几个疑问如下:
1. 如果是拍振,那么其频率应该为4.2hz左右,但是从lz给的时间信号及其时间解调信号来看,没有0.23s为周期的拍的迹象。lz可以把加速度时间信号时间采的长一点。
2.如果为拍振,加速度时间信号中的载频约为166hz左右,而lz给的时间信号中的载频为下箱体的固有频率。
齿轮问题不大。

评分

1

查看全部评分

发表于 2010-1-7 15:31 | 显示全部楼层

回复 12楼 tjxz888 的帖子

很好的案例
并且学习了齿轮箱的这个传动比设计问题,以前没注意过 多谢了
但是还是存在一个疑问
高速轴轴向振动较大(与A机组相比)
这个怎么解释啊
如果是设计问题 两个机组应该一样啊 拍振为什么会使轴向力会大啊

[ 本帖最后由 firecat_2 于 2010-1-7 15:35 编辑 ]
 楼主| 发表于 2010-1-7 22:04 | 显示全部楼层
回复13楼
的确从速度波形中可以清晰看到以低速轴转频4倍频与高速轴转频差的拍振现象。但加速度谱图由于采集频率很高,它显示的则是高频被高速轴转频进行幅度调制的现象,这与拍振是完全不同的两个概念。一个是两个频率相近的振动形成拍振,其拍一般为差频;而幅度调制则是一个高频信号(载波)受到一个低频信号的调制。顺便问一句:拍振有载波的概念吗?

[ 本帖最后由 tjxz888 于 2010-1-7 23:00 编辑 ]

评分

1

查看全部评分

您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表