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（适用于课程论文、提交报告） ...................... 错误！未定义书签。 一、 论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法................. 1

1.1 齿轮啮合频率的产生机理...................................... 1

1.1.1 概述.................................................. 1 1.1.2 齿轮的振动机理........................................ 2 1.2 齿轮故障诊断的方法.......................................... 5

1.2.1齿轮的故障类型 ........................................ 5 1.2.2 齿轮故障的特征信息.................................... 5 1.2.3 齿轮故障诊断的常用方法................................ 9 1.3 实例分析................................................... 12 1.4 小结....................................................... 14 二、滚动轴承故障的特征频率推导计算................................. 14

2.1 滚动轴承故障特征频率的经验公式............................. 14 2.2 滚动轴承故障的特征频率推导计算............................. 14 三、 煤气鼓风机状态监测与智能故障诊断............................ 16

3.1概述 ....................................................... 16 3.2煤气鼓风机组成及参数 ....................................... 17 3.3煤气鼓风机系统的测点布置 ................................... 17 3.4系统硬件构成图及硬件要求 ................................... 18 3.5系统控制室框架构成 ......................................... 20 3.6系统的功能模块组成 ......................................... 20 四、 感悟和致谢.................................................. 21

一、 论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法

齿轮是现代工、农业生产设备中极其重要的传动零件，由于其在工作过程中长期承受各种交变载荷、冲击和摩擦力的作用或其本身在制造过程中留下了缺陷，齿轮相对于其他部件较容易出现故障甚至损坏。生产设备中的齿轮发生故障，轻者会使生产设备所加工出来的产品不符合标准要求，重者会导致生产设备停车，从而给生产企业造成经济损失，同时也担误了工时。因此，为了尽可能将这些不确定的机械故障所引起的经济损失降到最低，需要我们在故障初期就能作出诊断，为企业尽早安排检修提供科学依据。对齿轮振动信号进行时频分析就是一种比较实用的方法。

1.1 齿轮啮合频率的产生机理

1.1.1 概述

齿轮传动系统是一个弹性的机械系统，由于结构和运动关系的原因，存在着运动和力的非平稳性。图1.1是齿轮副的运动学分析示意图。图1.1中O1是主动轮的轴心，O2是被动轮的轴心。假定主动轮以w1作匀角速度运动，A、B分别为两个啮合点，则有O1A>O1B，即A点的线速度VA大于B点的线速度VB。而

O2A

O2AO2B的啮合点，当齿轮副只有一个啮合点时，随着啮合点沿啮合线移动，被动轮的角

速度存在波动。当有两个啮合点时，因为只能有一个角速度，因而在啮合的轮齿上产生弹性变形，这个弹性变形力随啮合点的位置、轮齿的刚度以及啮合的进入和脱开而变化，是一个随时间变化的力Fc(t) 。

齿轮传动系统的啮合振动是不可避免的。振动的频率就是啮合频率。也就是齿轮的特征频率，其计算公式如下：

NZ 齿轮一阶啮合频率：fC0?603、4n 啮合频率的高次谐波：fCi?i?fC0，i?2、 其中：N——齿轮轴的转速（r/min） Z——齿轮的齿数

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图1.1 齿轮副的运动学分析

1.1.2 齿轮的振动机理

齿轮传动的动态激励：

x —在齿面接触力作用下沿作用线产生的齿轮相对位移

M—齿轮副的等效质量，M???Cx??K(t)x?K(t)(?1??2)M?xm1m2

m1?m2C—齿轮啮合阻尼

K(t)—齿轮啮合刚度，随时间t变化

?1 —齿轮受载后的平均弹性变形 图1.2 一对齿轮的力学模型

?2 —齿轮传动误差和故障激励所引起两齿轮间的相对位移

激励源由两部分组成：K(t)?1称为常规啮合激励，也即无故障的正常齿轮在啮合过程中也会产生的向量振动。K(t)?2是由系统的内部激励和外部激励产生的，齿轮故障振动主要由这部分激励引起，所以也称为齿轮的“故障函数”。 内部激励是指轮齿在啮合过程中由于缺陷或故障产生的激励。如齿轮由于制造不精确、装配质量低产生的轮齿周节误差、齿形误差、齿轮偏心、质量不平衡、轴线不对中等故障，还有运行中产生的齿面疲劳、擦伤、磨损和断裂等故障带给齿轮的激励。

外部激励则与齿轮本身问题无关，是齿轮外部输入的激励，但也影响到齿轮的振动情况。例如滚动轴承故障的传递、负载力矩波动、摩擦离合器发生的摩擦激励等。

具体的动态激励有以下四种：

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