齿轮断齿时的时频域特征和实例分析

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齿轮箱是传动系统中的重要组成部分，-般在维修和更换时需要临时采购，既延误时间又影响生产 ，所以对齿轮箱进行现赤测具有现实意义。通过对齿轮箱振动信号的采集和分析，找出故障源及其可能产生的原因，可以确保齿轮箱及时、准确的维修和调试。本文从分析齿轮箱断齿的时频域特征人手，用实际案例说明齿轮箱断齿时的主要特征表现，为预测该故障提供依据。

2 齿轮箱故障诊断及信号处理利用机械设备发出的振动信号进行故障诊断，是 目前最常用的手段。齿 轮常见 的故 障有 齿面磨损、齿根裂纹、断齿等，齿轮的故障信号是-种复杂的随机振动，往往是周期啮合振动、调幅、调频及附加脉冲的综合表现，所以常采用基于边频带理论的定性分析方法。

收稿 日期 ：2013-06-26作者简介：朱海琴(1979-)，女，硕士，工程师，2007年毕业于东北大学机械设计专业，现在河北钢铁集团邯钢公司气体厂工作 ，电话：03l0-2098317断齿时的时域表现为幅值很大的冲击型振动，冲击频率等于有断齿轴的转频；而频域上在啮合频率及其高次谐波附近出现间隔为断齿轴转频的边频带 ；边频带-般数量 多、幅值较大 、分布较宽。由于瞬态冲击能量大 ，时常激励起 固有频率 ，产生 固有频率调制现象。齿轮断齿 的主要特征为：(1)以齿轮啮合频率及其高次谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带宽而高。

(2)以齿 轮各 阶固有频 率为载波频率，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，调制边频带宽而高。

(3)振动能量(包括有效值、峭度指标、峰值)有较大幅度的增加。

3 断齿实例3.1 特征 表现某厂空压机组于 2009年 4月份安装完成，机组的布置形式为(图 1)：电动机 齿轮箱 离心式压缩机，所有支撑为滑动轴承支撑，电机转速为79河北冶金 2013年第 8期适宜的温度可以提高菌种的繁殖能力，增强微生物的活性。A池的适宜温度为 28～35℃，0池的适宜温度为 28～33℃，低于 15℃或高于40℃时微生物会逐渐失去活性，处理效果会急速恶化。

4.2 pH值活性微生物最 适宜 的 pH7.0～8.0，pH <5时，活性污泥中的原生动物将全部消失，大多数微生物的活动受到抑制，极易产生污泥膨胀现象。pH>9时菌胶团会解体，也会产生污泥膨胀的现象。

4.3 营 养物 质微生物营养物质的缺失会影响微生物的代谢，降低活性，诱发污泥膨胀，使出水恶化，焦化废水中富含氮元素，而缺少磷元素，因此 日常操作中需向系统投加磷元素。理论上微生物对氮、磷的需求比例是 BOD ：N：P100：5：1，实 际生产 中低于这个 比例，在二沉池出水磷元素的含量要≥2 mg/L。

4.4 溶解 氧好氧池生化过程的需氧量包括有机物转化所需氧量和硝化过程所需氧量两部分，溶解氧过低无法进行硝化反应或反应不完全，溶解氧过高则微生物会自身氧化分解。邯钢焦化厂好氧池溶解氧控制在2～6 mg/L。

(上接第8O页)L埘恻最0 l 2 3 4 5转数/(r/min)图 6 齿轮箱的 G1V时域图Fig.6 GIV time-domain diagram of gear box3.2 检修验证在厂家技术人员的配合下，对该齿轮箱进行解体检查，发现齿轮箱慢轴大齿轮共有 9个齿磨损掉块；第 10齿、11齿啮合面处有裂纹，如图 7所示。

据厂家技术人员推测，该齿轮应该存在先天缺陷，否则不会在这么短的时间内出现断齿故障，最后厂家4.5 进 水 水 质稳定合格的进水水质是整个生化稳定运行的基础 ，只有蒸氨和预处理功能的良好发挥 ，才能保证水源的水质 。实践表明，进人生化系统的水质 除了稳定 COD和酚氰的浓 度外 ，挥发氨 ≤50 mg/L，氨氮≤200 mg/L，硫化物≤10 mg/L，油≤10 rng/L。

5 运行效果改造后 ，焦化废水处理系统生产运行稳定 ，废水排放达到了国家-级排放标准 ，详见表 2。

表 2 改造后进出水质 mg/LTab.2 Quality of incoming and out water after reformation mg/L6 结 语焦化废水处理在原工序的基础上对预处理 、生化处理等进行优化改进，提高了处理效果，达到了国家-级排放标准▲-步研究和探讨废水深度处理技术，提高处理标准，实现废水的循环利用。

图 7 大齿轮轮齿损坏形貌Fig.7 Broken morphology of gear tooth of big gear wheel4 结语从齿轮箱断齿故障诊断案例看出，不仅可以确定故 障的部位 ，而且对故障的严重性可及时作 出判断，减少检修的盲目性，同时节约了大量的人力、物力和时间。