機床傳動系統(tǒng)典型故障特征
機床傳動系統(tǒng)主要依靠成組的齒輪傳遞運動和動力。而影響齒輪傳動低的因素很多,涉及到整個主軸系統(tǒng),,統(tǒng)計結果顯示,,機床傳動系統(tǒng)中各類零件按損壞比例高低依次為:齒輪、軸承,、軸,、箱體、緊固件和油封,其中前三類回轉件所占比例分別為60%,、19%和10%,,合計占總數(shù)的89%。因此,,機床傳動系統(tǒng)的故障診斷主要是回轉件的故障診斷,。
因此要想對機床故障做出準確的診斷預先掌握各種故障的特征,但是由于機床傳動系統(tǒng)種類繁多,,任何研究都不可能囊括其全部,。這里利用試驗并結合現(xiàn)有的研究結果對幾種典型故障特征進行分析。
(1)齒形誤差
關于齒輪的齒形誤差對振動信號的影響,,學者已進行了大量理論和實驗研究,。對振動信號進行頻譜分析結果表明,由于齒形誤差產生傳動系統(tǒng)振動的激勵,,使齒輪振動信號呈現(xiàn)明顯的調制現(xiàn)象,,其頻譜特征是:以齒輪的嚙合頻率及其倍頻為中心頻率,在其周圍密集地分布著以齒輪回轉頻率為調制頻率的邊帶,。當齒形誤差嚴重時,,由于激振能量較大,產生以齒輪各階固有頻率為載波頻率,,齒輪所在軸轉頻及其倍頻為調制頻率的齒輪共振頻率調制現(xiàn)象,。同時,振動能量和包絡能量有程度的增大,。
(2)輪齒磨損
機床傳動系統(tǒng)中的齒輪磨損一般是比較均勻的,,這時沒有沖擊振動信號產生或沖擊很小,所以不會出現(xiàn)明顯的調制現(xiàn)象,。當磨損發(fā)展到程度時,,嚙合頻率及其各階諧波幅值明顯增大,而且階數(shù)越高,,諧波增大的幅度越大,。同時,振動能量有較大幅度的增加,。
(3)斷齒
斷齒時域表現(xiàn)為幅值很大的沖擊型振動,,頻率等于有斷齒軸的轉頻。而頻域上在嚙合頻率及其高次諧波附近出現(xiàn)間隔為斷齒軸轉頻的邊頻帶,;邊頻帶一般數(shù)量多,、幅值較大、分布較寬,。解調譜中常出現(xiàn)轉頻及其高次諧波,,甚至出現(xiàn)10階以上。同時由于瞬態(tài)沖擊能量大,時常激勵起固有頻率,,產生固有頻率調制現(xiàn)象,。
(4)軸彎曲
軸輕度彎曲時,在齒輪傳動中將導致齒形誤差,,形成以嚙合頻率及其倍頻為載波頻率,,以齒輪所在軸轉頻為調制頻率的嚙合頻率調制現(xiàn)象,如果彎曲軸上有多對齒輪嚙合,,則會出現(xiàn)多對嚙合頻率調制,。但一般譜圖上邊帶數(shù)量少而稀,它與齒形誤差雖有類似的邊帶,,但其軸向振動能量明顯加大,。
(5)軸向竄動
當軸上有兩個同時參與嚙合的斜齒輪時,有時會發(fā)生軸向竄動現(xiàn)象,。此時,,時域表現(xiàn)為頻率與有故障軸上相嚙合的兩對齒輪中較大的嚙合頻率相等,一周內有正負各一次大的尖峰沖擊振動,,頻域中嚙合頻率幅值明顯增大,。
(6)軸不平衡
軸有較嚴重的不平衡時,在齒輪傳動中將導致齒形誤差,,形成以嚙合頻率及其倍頻為載波頻率,,以齒輪所在軸轉頻為調制頻率的嚙合頻率調制現(xiàn)象,但一般譜圖上邊帶數(shù)量少而稀,。但在譜圖中其有故障軸的轉頻成分明顯加大,。
(7)軸承疲勞剝落和點蝕
滾動軸承內外環(huán)及滾動體疲勞剝落和點蝕后,在其頻譜中高頻區(qū)外環(huán)固有頻率附近出現(xiàn)明顯的調制峰群,,產生以外環(huán)固有頻率為載波頻率,,以軸承通過頻率為調制頻率的固有頻率調制現(xiàn)象。由于滾動軸承產生的振動與齒輪振動相比一般能量較小,,解調譜中調制頻率幅值較小,,一般只出現(xiàn)1階。