图4减速机振动加速度与产品牌号关联图
从图中可看出，生产不同的牌号时，设备振动的剧烈程度也不同，产品熔融指数大，振动相对缓和；但是在装置生产相同牌号的产品时，振动值都呈上升趋势，表明设备故障逐渐累计。
2.1频谱检测理论
轴承和齿轮都是转动机械设备中比较容易损坏的元件，在该齿轮泵减速机的结构中共包括7种类型的26个轴承和13个齿轮，因此本文主要根据频谱分析理论对该减速机的轴承和齿轮进行频谱特征分析与故障诊断。
2.1.1滚动轴承的故障及诊断机理
滚动轴承是旋转机械中应用较广的机械零件，也是较易损坏的元件之一。旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机器的工作状态有很大的影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，甚至造成设备损坏。
如图5所示，滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，由于安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷等原因造成各元件表面产生剥落坑、裂纹或胶合斑痕等，使轴承在运转中产生振动。下面给出滚动轴承工作时各零件单一缺陷产生的振动所对应的特征频率的计算方法：
图5滚动轴承结构图
D—节圆直径d—滚珠直径α—接触角z—滚动体个数n—轴的转速
缺陷的尺寸越大，振动信号越强。在实际运行过程中轴承各零件会同时出现多个剥落坑，产生的频率是上述单个频率的数倍。这里应注意由于滚动轴承的制造、材质以及轴承实际工作状态与理论状态不完全一致等原因使得测量特征频率与理论计算值存在一定的差别。
滚动轴承故障的频谱和波形的特征如下：
1）径向振动在轴承故障特征频率及其低倍频处有峰，若有多个同类故障，则在故障特征频率的低倍频处有较大的峰存在，若还有明显的倍频成分，表明故障严重；
2）内滚道故障特征频率处有峰，且有间隔为1倍工作频率的边带，表明有内滚道故障；
3）滚动体故障特征频率处有峰，且有间隔为保持架故障特征频率的边带，表明有滚动体故障；
4）在频谱的中高频区域若有群峰产生，表明有疲劳故障；
5）径向振动时域波形有重复冲击迹象（有轴向负载时，轴向振动波形与径向相同）或者其波峰系数大于5，表明故障产生了高频冲击现象。
2.1.2齿轮的故障及诊断机理
齿轮的故障现象主要包括制造误差、装配不良和齿轮损伤三方面，其频谱的主要特征成分有：
1）啮合频率及其谐波成分；
2）幅值调制和频率调制所形成的边频带；
3）由齿轮转速频率的低次谐波所构成的附加脉冲以及由齿轮加工误差形成的隐含成分。
齿轮在啮合过程中啮合齿上的载荷和刚度是随着时间变化的，正常运转的无故障齿轮也会受到啮合刚度周期性变化的激励而产生啮合频率的振动（或称啮合振动），此外传动误差、啮合冲击、节线冲击等问题也会使齿轮在啮合过程中发生啮合频率的振动。
转轴中心固定的齿轮其啮合频率为：
在齿轮啮合良好的情况下产生的啮合频率及其谐波具有较低的幅值，正常齿轮产生的啮合频率振动，其波形近似于简谐波，幅值很小，但当存在齿面磨损，或者负荷增大、齿轮径向间隙过大以及齿轮游隙不适当等原因所引起的故障时，由于齿轮的啮合状况变坏，啮合频率的谐波成分幅值就会明显增大。齿轮常见故障的频谱和波形特征如下：
1）当齿轮发生均匀磨损时，其啮合频率及其谐波分量保持不变，但幅值大小改变，而且高频次谐波幅值相对增大较多；
2）当齿轮出现不同轴或不对中时，会在频谱上产生以各阶啮合频率为中心，以故障齿轮的旋转频率fr为间隔的一阶边频；
3）当齿轮出现偏心会引起齿轮的旋转频率及其倍频处幅值增大。
4）当齿轮上的点蚀、划痕分布比较均匀时，在频谱上表现为啮合频率的谐波成分产生高而窄，且幅值变化起伏较大的边频带。
通过上述理论我们将在2.2中通过西马力A30机泵离线监测数据对减速机故障进行分析。
