由結(jié)構(gòu)和工作時(shí)受力條件決定， 齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)信號較為復(fù)雜， 故障診斷需同時(shí)進(jìn)行時(shí)域與頻域分析。
齒輪工作過程中的故障信號頻率基本表現(xiàn)為兩部分，一為嚙合頻率及其諧波 (高頻部分) 構(gòu)成的載波信號;二為低頻成分的幅值和相位變化所構(gòu)成的調(diào)制信號。
一、嚙合頻率及其諧波
當(dāng)輪齒進(jìn)入或脫離嚙合時(shí)， 載荷和剛度均突然增大或減小，形成嚙合沖擊。齒輪嚙合頻率為Fm=f1·z1=f2·z2當(dāng)齒輪出現(xiàn)故障時(shí)，將引起嚙合頻率及其各次諧波幅值的變化。
二、 幅值調(diào)制和頻率調(diào)制所構(gòu)成的邊頻帶
1. 幅值調(diào)制
幅值調(diào)制相當(dāng)于兩個(gè)信號在時(shí)域上相乘，假定載波信號為 g(t ) 調(diào)制信號為e(t) 則調(diào)制后的時(shí)域總信號為X(t)=g(t)·e(t)將上式轉(zhuǎn)換到頻域上, 則為 X(f)=g(f)·e(f)通常幅度調(diào)制的調(diào)制頻率為旋轉(zhuǎn)頻率。
2. 頻率調(diào)制
齒輪的轉(zhuǎn)速波動(dòng)， 若載波信號為Asin(2∏fmt+Φ0)，調(diào)制信號為βsin2∏fmt;頻率調(diào)制可表示為X(t)=Asin[2∏fmt+βsin(2∏frt)+ Φ0] 頻率調(diào)制不僅產(chǎn)生圍繞嚙合頻率 fm 的一族邊頻帶。
而且在相位信號中產(chǎn)生一個(gè)正弦波， 通常頻率調(diào)制的頻率為分度不均勻齒輪的轉(zhuǎn)頻， 實(shí)際上，齒輪故障中調(diào)幅與調(diào)頻現(xiàn)象可能同時(shí)存在，因而在頻譜上得到調(diào)幅與調(diào)頻綜合影響下形成的邊頻帶。
3. 由齒輪轉(zhuǎn)頻的低次諧波構(gòu)成的附加脈沖
齒輪的低頻故障不平衡, 不對中等也會(huì)對齒輪振動(dòng)時(shí)域波形產(chǎn)生影響，但不會(huì)在齒輪頻率兩側(cè)產(chǎn)生邊頻帶.
4. 由齒輪加工誤差形成的隱含成分
該成分的振動(dòng)通常由加工機(jī)床分度齒輪誤差造成，它對齒輪的整體運(yùn)行影響很小。
三、以下是一個(gè)齒輪故障的案例分析
某采油平臺原油外輸泵 (螺桿泵) 傳動(dòng)齒輪局部斷齒
(1)設(shè)備形式及參數(shù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直聯(lián)雙螺桿泵， 螺桿之間以同步齒輪傳動(dòng)， 齒輪齒數(shù) Z=67，電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,n=995r/min(16.57HZ)
(2)故障現(xiàn)象
泵的非驅(qū)動(dòng)端 (同步齒輪安裝在此側(cè)) 振動(dòng)速度值增加， 圖1圖2是時(shí)域波形及頻譜圖。
(3)振動(dòng)特征及分析
在時(shí)域波形圖中出現(xiàn)明顯的沖擊峰值， 表明齒輪可能存在局部缺陷， 頻譜圖 中有齒輪嚙合頻率及二倍諧頻， 邊頻豐富， 從圖3可以看到，邊頻為轉(zhuǎn)子工頻， 這說明嚙合頻率的振動(dòng)幅值被轉(zhuǎn)子工頻沖擊振動(dòng)調(diào)制。
(4)結(jié)論
齒輪局部缺陷 ：齒輪箱拆檢后發(fā)現(xiàn)齒輪局部斷齒， 缺陷齒共五個(gè)。
四、某浮式儲油輪熱介質(zhì)提升泵齒輪嚙合不良
1. 設(shè)備形式與參數(shù)
電機(jī)驅(qū)動(dòng)直聯(lián)齒輪泵，電機(jī)轉(zhuǎn)速 N=1487r/min， 齒輪齒數(shù)Z=12。
2. 故障現(xiàn)象
該泵運(yùn)行時(shí)發(fā)出連續(xù)尖嘯，非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度偏高， 非驅(qū)動(dòng)端軸承位置的時(shí)域和頻域譜見圖 4 圖 53. 振動(dòng)特征及分析
時(shí)域圖中有很高的沖擊值，頻譜圖中存在較高峰值的齒輪嚙合頻率及二倍頻，且其振動(dòng)速度值高于一倍頻， 但邊頻很少且幅值較低， 表明齒輪嚙合頻率的振動(dòng)并不是由于齒輪本身缺陷造成， 齒輪泵非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度偏高。
4. 診斷結(jié)論
由此可以判斷，該齒輪泵齒輪嚙合嚴(yán)重不良，主要原因是兩齒輪軸平行度超差，拆檢后發(fā)現(xiàn)齒輪泵非驅(qū)動(dòng)端的滑動(dòng)軸承偏磨，造成兩齒輪中心線不平行，導(dǎo)致齒輪嚙合故障， 更換軸瓦后， 設(shè)備運(yùn)行正常。