了解齿轮啮合频率
齿轮啮合频率 (GMF - 也称为齿啮合频率或齿啮合频率）是指 振动 在旋转过程中，齿轮齿进入和离开接触面时产生的频率。将齿轮的齿数乘以齿轮的转速，就能得出该频率： GMF = (齿数 × 转速) / 60. .GMF 通常是变速箱中的主峰 振动频谱, 及其振幅、其 谐波, 和 边带 它的周围有关于齿轮状况--磨损--的详细信息、, 错位, 齿轮故障、齿形缺陷和润滑是否充分。因此，跟踪 GMF 是变速箱诊断的基础，也是识别以下问题的核心部分 齿轮缺陷 在它们成为失败之前。.
1.计算齿轮啮合频率
基本公式
GMF 可以通过啮合对中的任一成员计算出来，而且两者必须给出相同的答案，因为牙齿以单一的共享速率相互通过：
- 全球监测框架 = N小齿轮 × 转速小齿轮 / 60 (来自小齿轮）
- 全球监测框架 = N齿轮 × 转速齿轮 / 60 (从齿轮上）
两者是等价的，因为速度比是齿数比的倒数。请注意，GMF 并不是一个简单的 运行速度 谐波 - 它是齿数乘以轴速，因此通常远高于 1×。.
工作实例
示例 1 - 简单的齿轮箱
- 输入（小齿轮）： 20 个齿，转速 1 800 转/分钟
- 输出（齿轮）： 60 个齿，600 转/分钟
- GMF = 20 × 1,800 / 60 = 600 赫兹
- 查看： 60 × 600 / 60 = 600 赫兹 ✓
示例 2 - 多级齿轮箱
- 第一阶段： 18 个齿，每分钟 3 600 转 → GMF₁ = 1 080 赫兹
- 第二阶段： 25 个齿，1 200 转/分 → GMF₂ = 500 赫兹
- 第三阶段： 30 个齿，400 转/分 → GMF₃ = 200 赫兹
- 光谱： 显示每个阶段的明显峰值，以及谐波和边带。.
每个阶段的手工操作都很乏味。 齿轮啮合频率计算器 会立即返回 GMF 和预期边带间隔，而 谐波频率计算器 帮助放置周围的轴速指令。.
2.振动频谱中的 GMF
健康的变速箱
- GMF 峰值： 在计算频率处出现一个清晰的单一峰值。.
- 振幅： 适度和长期的一致性。.
- 谐波： 2×GMF 和 3×GMF 可能存在，但规模较小（GMF 的 ~25% 以下）。.
- 侧边栏： 极少或没有。.
- 轴速 输入轴和输出轴的 1× 峰值远低于 GMF。.
异常签名
高GMF振幅
随着时间的推移，GMF 振幅不断升高，表明齿轮普遍磨损、不对中或负载过高。应采取的措施是增加监测频率并制定检查计划。.
多重GMF谐波
强烈的 2×GMF、3×GMF 和 4×GMF 峰值表明存在牙齿缺陷、严重磨损或接触不良--一般来说，出现的谐波越多，情况就越严重。.
GMF周围的边带
边带是轴速对 GMF 的调制，它们可以精确定位 其中 齿轮有故障：
- 小齿轮边带 GMF ± 输入轴转速 → 小齿轮缺陷。.
- 齿轮边带 GMF ± 输出轴转速 → 从动齿轮有缺陷。.
- 多边带： GMF ± n×（轴转速）→局部齿形缺陷。.
- 非对称边带： 一侧较强 → 齿轮偏心或齿距不等。.
3. 诊断解读
状况评估概览
| 健康）状况 | GMF振幅 | 谐波 | 边带 |
|---|---|---|---|
| 新/良好 | 低，稳定 | 极少（< 25% 的基因改造论坛） | 缺失或极少 |
| 正常磨损 | 适度、缓慢的增长 | 2×GMF 存在但低 | 出现小边带 |
| 中度磨损 | 高，仍在增加 | 2×、3×GMF可见 | ±轴频率的清晰边带 |
| 严重磨损/损坏 | 非常高 | 多重谐波（4×、5×+） | 多个边带族 |
| 局部缺陷 | 缓和 | 展示 | 结实、间距均匀的侧边带 |
特定故障特征
- 齿轮对中不良： 高 2×GMF 和 3×GMF 谐波，通常还伴有较高的 轴向振动; 通过重新对齐齿轮进行了校正。.
- 偏心齿轮 偏心齿轮的轴速为±1×，每转一圈轮齿接触变化一次，因此会产生较强的边带--这可以通过振幅调制在 时间波形.
- 牙齿断裂或破裂 轴速间隔的高振幅边带、故障齿轮每转一圈的冲击、时间波形中的脉冲事件以及快速的振幅增长。.
- 润滑不足： 摩擦增大导致 GMF 振幅升高、高频噪音增加以及变速箱温度升高。.
从 后坐力 由于牙齿在每次啮合时都会发出嘎吱嘎吱的响声，因此会进一步混淆这些特征。.
4.GMF 和结构共振
GMF 经常出现在能激发结构模式的频带上，从而放大了原本微不足道的信号源：
- 典型 GMF： 200-2,000 Hz，用于工业齿轮箱。.
- 框架自然频率 通常为 50-500 赫兹。.
- 风险 GMF 或其谐波之一与外壳或框架重合 结构共振.
- 结果是 巨大的齿轮啸叫和过度的机壳振动。.
- 修复： 加强外壳、增加阻尼或改变齿数，使 GMF 偏离共振。.
5.制定监测战略
基线和趋势
当变速箱是新的或刚大修过时，记录 GMF 振幅，以及正常谐波和边带电平，并将其作为后续一切工作的参考。最有用的趋势参数是
- GMF 振幅： 是衡量齿轮总体状况的主要指标。.
- 谐波比： 如果 2×GMF/GMF 或 3×GMF/GMF 上升，则表示情况恶化。.
- 边带能量 边带系列的总和振幅。.
- 高频内容： 5-50 kHz 范围内的宽带能量反映了牙齿表面状况。.
报警级别
- 警报： 2 倍基线的 GMF 振幅。.
- 警报： 4 倍基线的 GMF 振幅，或任何快速增长。.
- 批判的： 多个强谐波、大量边带或 10 倍基线。.
实地测量全球监测框架
要清晰地捕捉到 GMF、其谐波和边带，需要足够的带宽和分辨率来分离间隔较近的线路。便携式双通道分析仪，如 平衡仪-1a 在现场记录齿轮箱频谱和时间波形，让工程师直接读取 GMF 峰值及其边带族 - 如果上升的 1× 显示附属风扇或联轴器也失去平衡，则可在同一次访问中进行现场平衡。通过这种方式，齿轮啮合频率分析可在发生灾难性故障之前及早发现齿轮问题，将计划外故障转变为计划内维护。.
