浅谈齿轮故障诊断技术的应用

焉伟哲

摘 要：在各种机械设备运行的过程中，齿轮都起着重要的作用，然而很多机械在运行过程中往往会由于齿轮出现问题而导致机械发生故障。面对这样的情况，对于齿轮进行有效的故障排查与修理显得尤为重要。本文将详细介绍齿轮故障诊断的原理与具体工作方法，以供广大读者参考。

关键词：齿轮；故障诊断；应用

机械诊断故障学这门学科最早诞生于上世纪60～70年代，经过了多年发展，已经逐步完善，这门学科主要研究机械设备在静止或者运行状态的情况，再根据设备之前的运行状况推断出设备当前的运行状况，对设备中已经或可能出现的故障进行排除或预防。众所周知，齿轮作为机器中最常用的部件，机械设备出现故障，在很多情况下都是由于齿轮出现问题所导致的。有鉴于此，对齿轮进行故障诊断就更有必要。在一般情况下，齿轮故障诊断的主要步骤包括确定齿轮故障的信息来源选择诊断方式选择处理的方式。

一、判断齿轮故障的信息来源

（一）振动信号

机械设备是一个有机的整体，在运行过程中，由于齿轮的设计或制造中难免出现误差，因此机器在运行过程中就会发生振动。目前，针对不同运行状态下的机器振动来判断齿轮故障的方法已经相当成熟，这也是目前齿轮故障的一个比较简单和普遍的方法。相关的检查仪器也比较齐全，而且灵敏度也比较高，因此比较常用。

（二）声音信号

机器运行过程中发出的声音主要来源于齿轮的振动，当齿轮在运行过程中发生振动的时候，就会带动齿轮箱发出噪音。其中频段比较低的噪音主要由齿轮产生，频段比较高的噪声则主要是由齿轮箱的箱体所产生。有经验的维修人员完全可以通过声音的频段与规律发现机械设备发生故障的部位，并进行维修。

（三）声发射信号

声发射是指材料由于受到来自外部或内部的力的作用而产生变形或断裂时，以弹性波的形式释放能量的现象。主要用于齿轮设备的无损检测。现在一些技术人员已经开始尝试把声发射技术运用到齿轮的故障诊断中，并根据弹力波的具体频段来判断故障发生的部位与的严重程度。与传统的振动、声音信号监测相比，这种方法有利于维修人员更早的发现故障，而且具有更高的准确性与实用价值。

（四）红外成像技术

物体一旦被加热，就会释放红外辐射。红外成像技术就是将人的眼睛所看不到的红外光转换成可见光并进行显示，这种技术具有更好的灵敏度，响应速度也比较快。维修人员可以根据红外成像设备所显示出的齿轮热量变化来准确判断齿轮是否发生故障，以及故障的严重程度，在某些情况下还可以判断出齿轮故障的类型。

二、齿轮故障的诊断方法

（一）简单诊断与粳米诊断

目前，我们常用的齿轮故障诊断法，可以将其分为两种，即精密诊断法与简易诊断法，简易诊断法就是维修人员通过经验来直接听机器中的噪声来判断故障原因，还可以利用手掌來感受机器的振动频率与振动强度，来对齿轮的运行状况进行初步的判断。通过感观来感受机器的各种变化来判断机器故障的原因与程度。这种诊断的方法相对比较简单、而且速度比较快，但对维修人员的经验要求比较高，而且精确性无法得到百分之百的保证。精密的诊断方法是利用精密的监测和维修设备来监测机器的运行状态，并对发现的故障进行及时处理。精密诊断方法的准确性更高，但是要求维修人员必须有一定的文化素质，能够操作这些复杂的设备，而且这些精密设备的价格也比较昂贵，资金状况不理想的企业很难承担。

（二）离线诊断与在线诊断

从诊断的时间上来划分，可以把诊断方法分为离线诊断和在线诊断两种。离线诊断是指在机器上采集数据，之后把后期的诊断工作放在实验室或其他有条件的地方来进行的方法。这种方法由于获取信息不及时，因此无法用于紧急状况下的维修。在线诊断方法是指在获取机器运行数据之后直接在现场进行相关处理。但是这种方法成本比较高，一般只是用于紧急状况或关键设备的维修。

（三）常规诊断与特殊诊断

常规诊断是对设备在常规状态下进行诊断分析，包括日常的检修维护工作。这种方法的排查面积比较大，可以使维修人员对机器的运行状态有一个全面的了解，并且容易发现一些不是很严重的故障。特殊诊断则是指对机器中特定的部分进行有针对性的监测维修，这种方法具有较强的目的性，可以更快地对出现故障的部分进行检查与维修。

三、齿轮故障诊断技术的应用趋势

在计算水平的完善下，出现了大量的新型故障处理技术，代表性的有循环统计与高阶统计相结合的方式，这是现阶段处理信号的有效工具。其次，处于试验中的诊断方法将有望得到进一步的实用化。在科技水平的发展下，必然会出现新型的诊断技术，齿轮故障诊断的方法将会更加多样化与系统化，远程的诊断技术也将得以实现，使诊断技术快速走上实用化道路。

四、总结

在本文中，作者对齿轮故障诊断技术的应用进行了比较系统的总结。众所周知，齿轮传动系统结合了机械，材料，力学，信息理论等多方面的知识与理论，是一个比较复杂的系统。要想全面而精准地掌握齿轮故障的特点，需要我国科技工作者与一线的维修人员的共同努力。

参考文献：

[1] 徐俊辉.齿轮传动故障诊断技术的应用[J].中国设备工程，2014，02：62-65.

[2] 何凤英，赵奇志.振动诊断技术在齿轮箱故障诊断中的应用[J].矿业工程，2014，05：32-34.