Diagnosticering af gearfejl

1. Vibrationssignaturen af gear

Tandhjul er en fundamental komponent for kraftoverførsel i industrimaskiner. Indgrebet af tandhjulstænder er en iboende støjende og vibrerende proces. Sunde tandhjul producerer en meget klar og stabil vibrationssignatur, og afvigelser fra denne signatur er en stærk indikator for slid eller skade.

Vibrationsanalyse er en yderst effektiv metode til at opdage gearfejl på et meget tidligt stadie, længe før de kan føre til et katastrofalt gearskifte.

2. Gear Mesh-frekvens (GMF)

Den vigtigste frekvens i gearkasseanalyse er Gear Mesh Frequency (GMF)Dette er den hastighed, hvormed tandhjulenes tænder griber ind i hinanden.

GMF = Antal tænder på et gear × gearets rotationshastighed

I en sund gearkasse, FFT-spektrum vil vise en klar top ved GMF, ofte med et par små harmoniske (2xGMF, 3xGMF). Amplituden af denne GMF-peak er en indikator for belastningen på gearene. En høj GMF-peak i sig selv er ikke nødvendigvis et tegn på en fejl, men snarere en tung belastning. Nøglen til diagnosen er at se på frekvenserne *omkring* GMF-peak'en.

3. Brug af Sidebånd at diagnosticere fejl

Sidebånd er det mest effektive værktøj til at diagnosticere specifikke gearproblemer. Disse er små toppe, der vises på hver side af GMF og dens harmoniske. Afstanden mellem sidebåndene angiver, hvilken aksel der oplever problemet.

• Slidt eller excentrisk gear: Hvis et gear er slidt, excentrisk eller har en fabrikationsfejl, vil det modulere GMF ved dets rotationshastighed. Dette vil skabe sidebånd omkring GMF-toppen, der er fordelt med løbehastighed (1X) af det specifikke gears aksel. Hvis GMF-toppen f.eks. har sidebånd fordelt ved indgangsakselhastigheden, ligger fejlen i indgangsgearet.
• Tandslid: Generelt tandslid indikeres ofte af en stigning i amplituden af GMF og dens harmoniske, ledsaget af 1X sidebånd fra det tilsvarende tandhjul.
• Revnet eller knækket tand: En enkelt revnet eller knækket tand vil generere en stærk vibrationstop ved gearets 1X driftshastighed, ofte med mange harmoniske. Det vil også producere sidebånd omkring GMF'en, der er fordelt ved gearets driftshastighed. tidsbølgeform er også meget nyttig her, da den vil vise en tydelig, periodisk påvirkning hver gang den knækkede tand forsøger at gribe ind.
• Forkert justering af gear: Forskydning af gear viser ofte en høj 2X GMF-harmonisk, nogle gange større end den primære GMF-top. Den vil også være ledsaget af sidebånd med afstand mellem hastigheden.

4. Specialiserede analyseteknikker

Fordi gearvibrationer kan være komplekse, anvendes der ofte specialiserede teknikker:

• Tidsbølgeformanalyse: Vigtig til at opdage knækkede tænder, som viser sig som gentagne, skarpe stød.
• Cepstrum-analyse: En teknik, der bruges til mere tydeligt at identificere familier af sidebånd, der kan være vanskelige at se i et standard FFT-spektrum.

5. Stadier af gearfejl

Vibrationsanalyse kan spore udviklingen af gearfejl gennem flere faser:

1. Fase 1 (tidlig): Små sidebånd optræder omkring GMF'en. Det samlede vibrationsniveau ændrer sig muligvis ikke.
2. Trin 2 (Moderat): Sidebåndenes amplitude øges, og harmoniske toner fra GMF kan begynde at optræde med deres egne sidebånd.
3. Fase 3 (Alvorlig): GMF'en og dens harmoniske kan have mange store sidebånd. 1X-frekvensen for det problematiske udstyr kan begynde at stige. Støjbunden i spektret stiger.
4. Fase 4 (Katastrofal): GMF kan forsvinde og blive erstattet af en støjende, tilfældig vibrationssignatur, efterhånden som tænderne bliver alvorligt beskadiget eller ødelagt.

← Tilbage til hovedindekset