Дефекты вращающихся узлов переборных редукторов
К основным дефектам переборных редукторов, кроме дефектов подшипников, следует отнести:
- несоосность шестерен и валов, перекос шестерен,
- непараллельность валов, перекос шестерен,
- смещение осей вращения в радиальном к осям направлении, в частности, из-за равномерного износа подшипников,
- износ зубьев шестерен,
- дефекты отдельных зубьев шестерен (сколы, трещины, отсутствие части зуба),
- дефекты муфт, соединяющих валы редуктора с двигателем и механизмом.
В прямозубых, косозубых и шевронных зубчатых зацеплениях влияние дефектов на вибрацию, в основном, аналогично, поэтому диагностические признаки одинаковых дефектов для разных видов шестерен выбираются идентичными. Практически такие же признаки дефектов используются в диагностике многозаходных (более двух заходов) червячных передачах.
Несоосность и перекос шестерен приводят к периодическому изменению нагрузки на зубья шестерен в зацеплении и на подшипники тех валов, на которые посажены зги шестерни. Как следствие модулируются амплитуды колебательных сто в зацеплении, основной частотой которых является зубцовая частота, и зубцовые составляющие вибрации. Кроме этого гармониками частоты вращения вала с дефектной шестерней «аудируется нагрузка на подшипники, силы трения в них и высокочастотная вибрация, возбуждаемая силами трения в подшипниках.
Непараллельность вала и осевой сдвиг шестерен, а также смещение осей вращения в радиальном направлении приводят к смезению контактных пятен зубьев и появлению ударных нагрузок на зубья шестерен, входящих в зацепление. При этом растут величины колебательных сил и составляющих вибрации зубцовой частоты. Возможен также рост пульсирующих с зубцовой частотой нагрузок на приводной электродвигатель и модуляция тока двигателя этой частотой.
Износ зубьев шестерен не бывает равномерным и приводит к различному для разных зубьев росту импульсных нагрузок и различному смещению моментов их начала во времени, т.е. к амплитудной и частотной модуляции зубцовых гармоник вибрации частотной вращения дефектной щестерни и ее гармониками.
Дефекты отдельных зубьев приводят к появлению дополнительных импульсных нагрузок на шестерни при входе дефектного зуба в зацепление и при выходе из него. Интервал между двумя дополнительными импульсами соответствует времени поворота дефектной шестерни приблизительно на три зуба, а период повторения такого двойного импульса равен времени поворота шестерни на 360 угловых градуса. Таким образом, в спектре вибрации редуктора с дефектной шестерней появятся группы дополнительных составляющих вибрации на гармониках частоты вращения дефектной шестерни. Первая из этих групп имеет частоты в зоне третьей субгармоники зубцовой частоты, вторая - частоты в два раза выше, и т.д. По мере развития дефектов шестерни возникают дефекты других зубьев, причем расстояние между двумя дефектными зубьями может оказаться существенно больше расстояния между тремя зубьями. Дополнительная пара импульсных нагрузок в зацеплении за каждый оборот дефектной шестерни может стать причиной роста вибрации редуктора на гармониках частоты ее вращения, имеющих существенно меньшую кратность, чем при одном дефектном зубе. Импульсные нагрузки в зацеплении передаются и на подшипники валов, модулируя в них силы трения и высокочастотную вибрацию подшипниковых узлов, возбуждаемую этими силами. Основными частотами модуляции высокочастотной вибрации являются гармоники высокой кратности от частоты вращения дефектной шестерни.
Кроме влияния на периодическую и случайную вибрацию подшипниковых узлов и редуктора в целом, дефекты отдельных зубьев влияют и на ток приводного электродвигателя, который модулируется частотой вращения дефектной шестерни, так как на время нахождения дефектного зуба в зацеплении передаваемый редуктором крутящий момент несколько снижается.
Дефекты соединительных муфт на входе и выходе редуктора приводят к появлению импульсных нагрузок на подшипники соединяемых муфтой валов несколько раз за оборот вала, модулируя силы трения в подшипниках и возбуждаемую ими высокочастотную вибрацию. Импульсные составляющие, как правило, появляются и в передаваемом редуктором крутящем моменте, модулируя ток двигателя.