機械故障診斷之齒輪故障小議

張國虎

摘要：隨著時代的不斷發(fā)展，機械已日益成為生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分。而機械的高性能化、高自動化、高效率化是現(xiàn)代機械的一個重要發(fā)展方向。齒輪作為傳動機械設(shè)備中至關(guān)重要的部件，它不僅關(guān)乎機械的正常運轉(zhuǎn)，且對整個生產(chǎn)過程的進度與經(jīng)濟效益等產(chǎn)生巨大影響。而齒輪發(fā)生故障又是常出現(xiàn)的事件，因此，加大對齒輪出現(xiàn)故障的原因與解決方法的研究尤顯必要。本文將針對此進行粗略探討。

關(guān)鍵詞：機械；齒輪；故障；分析

1.引言

現(xiàn)代化的不斷發(fā)展讓機械設(shè)備也日益朝著大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，其設(shè)備的構(gòu)造與操作原理也愈加復(fù)雜。齒輪是機械設(shè)備中用來傳遞動力的重要部件，而齒輪故障又時常發(fā)生，這無疑會對機械的整體運作產(chǎn)生不利影響。所以，有必要對齒輪故障進行分析，并能理論聯(lián)系實際，通過實際案例來尋求解決方法，從而做到故障出現(xiàn)時能及時解決并予以防范。

2.機械設(shè)備中齒輪常見故障分析

齒輪在機械設(shè)備中有個重要作用，這就是它能傳遞運動，而且能控制運動方向，影響運動速度。而為更好地調(diào)控齒輪運轉(zhuǎn)速度，就需要齒輪減速機裝置的安裝。我們知道，與齒輪減速機有關(guān)的幾個主要頻率為軸頻、齒輪的嚙合頻率、軸承的內(nèi)外圈、滾動體、保持架的頻率，它們與“諧頻”、“邊頻”相結(jié)合，成為對齒輪減速機故障判定的依據(jù)。同時，與齒輪減速機有密切關(guān)系的是齒輪振動，且通過齒輪振動是判斷齒輪故障的一個重要方式。因此，筆者將重點針對齒輪減速與齒輪振動的有關(guān)故障開展具體探討[1]。

2.1齒輪振動發(fā)生故障的一個重要原因是齒輪在生產(chǎn)與安裝中存在失誤。生產(chǎn)齒輪是齒輪得以發(fā)揮自身作用的首要條件，而生產(chǎn)制作中的微小誤差就能導(dǎo)致齒輪的嚙合精度降低，從而帶來齒輪的振動和噪聲增大，這些問題的出現(xiàn)無疑會提高齒輪的故障率[2]。因而，我們的相關(guān)機械使用單位應(yīng)對齒輪的生產(chǎn)源與齒輪安裝予以極大關(guān)注。

2.2齒輪振動出現(xiàn)故障的另一個原因是與齒輪的工作環(huán)境適宜度有關(guān)。因不同的工作環(huán)境在空氣濕度、空氣質(zhì)量、溫度等方面都存在差異。而齒輪作為現(xiàn)代化機械，其對工作環(huán)境有一定要求。因齒輪在嚙合過程中，齒與齒連續(xù)沖擊使齒輪產(chǎn)生受迫振動，如果此時其工作環(huán)境存在高濕度或其他不利影響，就會對齒輪的正常振動帶來不利影響。為減少此種不必要的失誤，我們的機械使用單位就應(yīng)提前做好齒輪工作環(huán)境的凈化工作。

2.3齒輪運行過程中存在因所使用到的潤滑劑質(zhì)量不達標(biāo)而導(dǎo)致齒輪故障的現(xiàn)象。齒輪的運轉(zhuǎn)少不了潤滑劑的調(diào)節(jié)，有些單位為減少經(jīng)濟成本投入而使用不夠清潔的潤滑劑，或者使用的潤滑劑不足，這些情況無疑會使齒輪的齒面磨粒磨損。發(fā)展到較嚴重程度會致使齒輪齒面剝落、拉傷，齒輪如果持續(xù)轉(zhuǎn)動就會產(chǎn)生明顯的沖擊現(xiàn)象[3]。若不及時采取措施補救則最終會帶來齒輪斷裂的后果。那么，機械使用單位就應(yīng)該購買合格的潤滑劑，并且要加強相關(guān)制度建設(shè)，以約束齒輪設(shè)備管理人員的行為，確保齒輪的高效運轉(zhuǎn)。

2.4齒輪出現(xiàn)故障的一個重要原因是齒輪的齒面易發(fā)生點蝕、崩齒現(xiàn)象。齒輪在嚙合過程中，若齒輪有較大磨損，或齒輪間隙增大時都會產(chǎn)生嚙合振動，振動頻率為齒輪嚙合頻率。在此時，若還出現(xiàn)運行過程中載荷過重，齒輪就容易彎曲疲勞，以致崩齒乃至斷齒。而斷齒的點蝕是齒輪故障的重要形式。此種故障的出現(xiàn)都會影響機械的整體運行效率。我們的相關(guān)單位要想減少這種問題的出現(xiàn)就務(wù)必要合理操作齒輪設(shè)備，相關(guān)工作者也應(yīng)較為了解齒輪的工作原理，從而做到科學(xué)利用齒輪設(shè)備。

2.5在常見的齒輪故障中還存在因齒輪運動不協(xié)調(diào)而帶來的齒輪振動故障的問題。若齒輪具有不平衡質(zhì)量，或者齒輪存在偏心現(xiàn)象，則齒輪在轉(zhuǎn)動過程中會造成齒輪副的不穩(wěn)定運行。于是，在該不平衡力矩的影響下，就易產(chǎn)生以調(diào)頻為主，調(diào)幅為輔的振動，這將在嚙合頻率及其諧波兩側(cè)產(chǎn)生“邊頻帶”。受不平衡力的激勵，齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波的能量也有相應(yīng)的增加，因此這也會使齒輪齒根出現(xiàn)裂紋。在這種情形下，齒輪運行方生故障是難以避免的。所以，在日常機械的齒輪設(shè)備保養(yǎng)時，保養(yǎng)人員應(yīng)特別注意齒輪細節(jié)部分的檢查。

3.機械設(shè)備中齒輪故障的一個實例

假如我們以混合機的相關(guān)實際情況為例，工作人員在二次圓筒混合機的齒輪減速機的運行過程中通過點檢發(fā)現(xiàn)其振動噪聲較大，然后我們的工作者用測振儀測量一段軸的垂直振動值，測得值為7.95mm/s。這時發(fā)現(xiàn)齒輪減速機存在較大隱患，那么就需要工作者及時做出診斷和制定處理方案。我們知道，齒輪的振動是兩齒輪嚙合過程中帶來的，該振動的頻率也因此叫嚙合頻率。為順利解決這一故障，就需要借助一系列尖端儀器，通過儀器的測量、計算來獲得一些數(shù)據(jù)。借助儀器，我們解決此種問題就較為容易了。而真正的問題是工作者能否在齒輪設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中及時發(fā)現(xiàn)問題并能做出有效反應(yīng)。

4.結(jié)束語

機械無疑為這個時代帶來了無限生產(chǎn)力，在機械日益尖端化、自動化、高效化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)下；齒輪設(shè)備作為眾多機械中的一個至關(guān)重要的部件，對它的故障及故障解決方法予以關(guān)注不僅能有助于齒輪設(shè)備的長久穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，且對整體上減少機械故障發(fā)生頻率等有極大作用。上文對機械故障中的齒輪故障分析得并不全面，所舉出的一個實例也不夠具有代表性。因此，為有效做好齒輪故障的探究工作還需要相關(guān)工作者的共同努力，相信在大家的一起探索下，處理好機械故障中齒輪故障的工作將近在咫尺。

5.參考文獻

[1] 李輝,鄭海起,唐力偉.基于改進形態(tài)分量分析的齒輪箱軸承多故障診斷研究[J]. 振動與沖擊. 2012(12)

[2] 章立軍,徐金梧,陽建宏,楊德斌.自適應(yīng)多尺度形態(tài)學(xué)分析及其在軸承故障診斷中的應(yīng)用[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報. 2008(04)

[3] 徐敏等主編,中國振動工程學(xué)會故障診斷委員會,中國機械工程學(xué)會設(shè)備維修委員會[編].設(shè)備故障診斷手冊[M]. 西安交通大學(xué)出版社, 1998