齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中*常用的傳動(dòng)方式，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，作為傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪裝置幾乎在任何大型設(shè)備中都具有重要的作用。齒輪失效又是誘發(fā)機(jī)器故障的重要因素，所以對(duì)齒輪箱準(zhǔn)確的診斷，對(duì)降低設(shè)備維修費(fèi)用、防止突發(fā)性事故、減少生產(chǎn)損失具有重要意義。
1. 齒輪振動(dòng)故障形成原因
1.1 相互嚙合的一對(duì)齒輪，其輪齒的彈性剛度會(huì)發(fā)生周期性的變化。輪齒彈性剛度的變化使齒的彎曲量也隨之變化，便造成輪齒在進(jìn)出嚙合區(qū)時(shí)發(fā)生互相碰撞，引起齒輪產(chǎn)生頻率等于嚙合頻率的振動(dòng)和噪聲。
1.2 齒輪受到外界持續(xù)傳動(dòng)力的作用，產(chǎn)生的瞬態(tài)自由振動(dòng)，當(dāng)故障非常嚴(yán)重時(shí)，往往還會(huì)激起的箱體自然頻率振動(dòng)。
1.3齒面疲勞主要包括齒面點(diǎn)蝕與剝落。造成點(diǎn)蝕的原因，主要是由于工作表面的交變應(yīng)力引起的微觀疲勞裂紋，潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋后，由于嚙合過程可能先封閉入口然后擠壓，微觀疲勞裂紋內(nèi)的潤(rùn)滑油在高壓下使裂紋擴(kuò)展，結(jié)果小塊金屬?gòu)凝X面上脫落，留下一個(gè)小坑，形成點(diǎn)蝕。如果表面的疲勞裂紋擴(kuò)展得較深、較遠(yuǎn)或一系列小坑由于坑間材料失效而連接起來，造成大面積或大塊金屬脫落，這種現(xiàn)象則稱為剝落。剝落與嚴(yán)重點(diǎn)蝕只有程度上的區(qū)別而無本質(zhì)上的不同。在開式齒輪傳動(dòng)中，由于潤(rùn)滑不夠充分以及進(jìn)入污物的可能性增多，磨粒磨損總是先于點(diǎn)蝕破壞。
1.4當(dāng)齒輪存在偏心、周節(jié)誤差、齒形誤差等缺陷時(shí)，齒輪便不能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，或加速，或減速，使輪齒與輪齒發(fā)生碰撞，使齒面受到很大的動(dòng)態(tài)附加載荷的作用而引起齒輪振動(dòng)。
1.5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接觸點(diǎn)分別作用在對(duì)方輪齒上，*危險(xiǎn)的情況是接觸點(diǎn)某一瞬間位于輪齒的齒頂部，此時(shí)輪齒如同一個(gè)懸臂梁，受載后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為*大，若因突然過載或沖擊過載，很容易在齒根處產(chǎn)生過載荷斷裂。即使不存在沖擊過載的受力工況，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，由于應(yīng)力集中現(xiàn)象，也易產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒在齒根處產(chǎn)生疲勞斷裂。斷齒將引起齒輪箱的強(qiáng)烈振動(dòng)。
1.6當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)軸是用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接的兩根軸組成時(shí)，如果兩根軸的中心線有偏移、成角或錯(cuò)開等不同軸的情況下，將會(huì)發(fā)生低頻、高頻的嚙合頻率及其邊帶波振動(dòng)。
2. 齒輪振動(dòng)故障類型
齒輪箱是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的調(diào)速系統(tǒng)，包含齒輪、軸承、傳動(dòng)軸、箱體等。其中箱體在整個(gè)系統(tǒng)中起支撐與密封作用，故障率較低；所以，故障主要集中發(fā)生在齒輪、軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)軸中。根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，常見的故障形式有：齒輪的嚙合振動(dòng)、齒輪的固有頻率振動(dòng)、齒輪磨損引起的振動(dòng)、齒輪不同軸引起的振動(dòng)、齒輪局部異常引起的振動(dòng)。
