ギアの欠陥の診断

1. ギアの振動特性

ギアは産業機械における動力伝達の基本的な部品です。ギアの歯のかみ合いは、本質的に騒音と振動を伴うプロセスです。健全なギアは非常に明瞭で安定した振動特性を示し、この特性からの逸脱は摩耗や損傷の強い兆候となります。

振動解析 ギアボックスの壊滅的な故障につながるずっと前に、非常に早い段階でギアの欠陥を検出できる非常に効果的な方法です。

2. ギアメッシュ周波数（GMF）

ギアボックス解析において最も重要な周波数は ギアメッシュ周波数（GMF）これは、ギアの歯が互いにかみ合う速度です。

GMF = ギアの歯数 × ギアの回転速度

正常なギアボックスでは、 FFTスペクトル GMFでは明確なピークを示し、多くの場合、いくつかの小さな 倍音 （GMFの2倍、GMFの3倍）。このGMFピークの振幅は、ギアにかかる負荷の指標となります。GMFピークが高いこと自体は必ずしも故障の兆候ではなく、むしろ負荷が大きいことを示しています。診断の鍵は、GMFピークの*周辺*の周波数を調べることです。

3. 使用 サイドバンド 障害を診断する

サイドバンド 特定のギアの問題を診断するための最も強力なツールです。GMFとその高調波の両側に現れる小さなピークです。サイドバンドの間隔は、どのシャフトに問題が発生しているかを示します。

• 摩耗または偏心したギア: ギアが摩耗していたり、偏心していたり、製造上の欠陥があったりすると、その回転速度でGMFが変調します。これにより、GMFのピークの周りに、 走行速度（1倍） 特定のギアのシャフトの。例えば、GMFピークに入力シャフト速度の間隔でサイドバンドが見られる場合、入力ギアに障害があります。
• 歯の摩耗: 一般的な歯の摩耗は、多くの場合、GMF とその高調波の振幅の上昇と、対応するギアからの 1X サイドバンドの出現によって示されます。
• 歯が割れたり折れたりした場合: 歯が1本でも欠けたり折れたりすると、そのギアの1倍速で強い振動ピークが発生し、多くの場合、多くの高調波を伴います。また、ギアの回転速度と同じ間隔で、GMFの周囲にサイドバンドが発生します。 時間波形 折れた歯が噛み合おうとするたびに、はっきりと周期的な衝撃が現れることから、これも非常に役立ちます。
• ギアのずれ: ギアのミスアライメントは、GMFの2倍の高調波を発生することが多く、時にはGMFの一次ピークよりも大きくなります。また、回転速度と同じ間隔でサイドバンドも発生します。

4. 専門的な分析手法

ギアの振動は複雑になる可能性があるため、次のような特殊な技術がよく使用されます。

• 時間波形解析: 繰り返しの鋭い衝撃として現れる歯の破損を検出するために不可欠です。
• ケプストラム分析: 標準の FFT スペクトルでは確認が難しいサイドバンドのファミリーをより明確に識別するために使用される手法。

5. ギア故障の段階

振動解析では、ギアの故障の進行をいくつかの段階を通して追跡できます。

1. ステージ1（初期）: GMFの周囲に小さなサイドバンドが現れます。全体的な振動レベルは変化しない可能性があります。
2. ステージ2（中程度）: サイドバンドの振幅が増加し、GMF の高調波が独自のサイドバンドとともに現れ始める場合があります。
3. ステージ3（重症） GMFとその高調波には、多くの大きなサイドバンドが含まれる可能性があります。問題のあるギアの1X周波数が上昇し始める可能性があります。スペクトルのノイズフロアが増加します。
4. ステージ4（壊滅的）: 歯がひどく損傷または破壊されると、GMF は消えて、ノイズの多いランダムな振動シグネチャに置き換わることがあります。

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