核心提示： 　　齒輪是機(jī)械設(shè)備中最常見的傳動(dòng)部件，同時(shí)也是種易損件。研究齒輪故障對(duì)降低機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量都很有意義。齒輪的缺陷或故障（如齒面損傷、裂紋、過度磨損乃至斷齒等）最直接的動(dòng)力學(xué)行為是反映

　　齒輪是機(jī)械設(shè)備中最常見的傳動(dòng)部件，同時(shí)也是種易損件。研究齒輪故障對(duì)降低機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量都很有意義。齒輪的缺陷或故障（如齒面損傷、裂紋、過度磨損乃至斷齒等）最直接的動(dòng)力學(xué)行為是反映在其傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)上。本文圍繞驅(qū)動(dòng)軸扭振的間接測量和振動(dòng)信號(hào)的測量，以及這些信號(hào)的處理、故障特征提取等方面展開工作，但由于直接測量齒輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)比較困難且成本高，故作者提出了通過監(jiān)測定子電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的間接測量新方法，通過提取定子電流的信號(hào)特征實(shí)現(xiàn)齒輪的故障診斷。其主要思路為：齒輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)通過回轉(zhuǎn)軸引起電機(jī)氣隙扭矩的波動(dòng)，氣隙扭矩的變化通過定子磁通引起定子電流的變化，因此通過對(duì)定子電流的頻率成分的分析，就可以實(shí)現(xiàn)齒輪的故障頻率的識(shí)別。

　　1損傷齒輪的振動(dòng)信號(hào)特征正常情況下，即齒輪良好嚙合時(shí)，齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)主要是齒輪嚙合激勵(lì)振動(dòng)，其主要成分為嚙合頻率及其諧波分量，其響應(yīng)可表示為式中：x（t）為測得的振動(dòng)信號(hào)X為第階嚙合頻率諧波分量幅值O為第階嚙合頻率諧波分量的相位f為齒輪嚙合頻率，f為齒輪所在軸的轉(zhuǎn)頻。

　　當(dāng)齒輪存在偏心、點(diǎn)蝕和斷齒時(shí)，振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生幅值調(diào)制，幅值調(diào)制是因?yàn)辇X面載荷波動(dòng)對(duì)振動(dòng)幅值的影響引起的。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)、齒輪加工誤差、尺廓變形和輪齒彎曲等，導(dǎo)致了綜合齒輪剛度的周期變化，使齒輪的振動(dòng)產(chǎn)生頻率調(diào)制。事實(shí)上，同轉(zhuǎn)頻率為25Hz的齒輪故障引起的。經(jīng)過拆箱檢查發(fā)現(xiàn)，齒輪1存在嚴(yán)重的點(diǎn)蝕磨損，與理論推斷致。

　　綜上可知，齒輪的扭振信息對(duì)齒輪的故障十分敏感，因此通過分析電機(jī)的定子電流監(jiān)測齒輪的扭振就可以提取齒輪的故障特征。通過大量實(shí)驗(yàn)可以找到齒輪由正常到輕微損傷到最終破壞時(shí)定子電流信號(hào)的變化規(guī)律，當(dāng)掌握了定子電流在齒輪各損傷階段的信號(hào)變化特征時(shí)，就可以分辨出齒輪損傷的早期階段的故障特征，從而盡早采取措施排除故障。

　　另外，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其變化頻率亦可以通過傳動(dòng)系統(tǒng)被定子電流測得。般情況下，負(fù)載變化頻率與齒輪的故障頻率是不相同的。這樣，在掌握了各齒輪的故障在定子電流的特征規(guī)律后，就可以進(jìn)步分辨負(fù)載變化在定子電流中的特征，為測量負(fù)載的變化規(guī)律提供依據(jù)。

　　4結(jié)語本文從理論和實(shí)踐兩方面同時(shí)證明了通過監(jiān)測定了電流間接監(jiān)測齒輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)齒輪的故障診斷的有效性和實(shí)用性。典型的齒輪故障診斷方法為通過安裝在軸承座上的加速度傳感感器測量齒輪的振動(dòng)信號(hào)，提取信號(hào)特征，對(duì)齒輪的故障進(jìn)行診斷。但是，這種方法方面受現(xiàn)場限制，安裝傳感器不方便，另外，振動(dòng)信號(hào)由齒輪傳遞到傳感器的路徑復(fù)雜，傳遞函數(shù)和齒輪箱的數(shù)學(xué)模型不容易求得，故目前采用的方法多為定性研究。而采用本文所提出的理論就可以解決上述問題，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷，具有較高的使用價(jià)值。