Analysis of the vibrational and ultrasonic behavior of faults in spur gears
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Abstract
Introduction. Gears are essential and expensive elements in industrial processes that suffer severe operational wear. To mitigate catastrophic failures and unplanned downtime, it is crucial to implement effective diagnostic strategies that continuously monitor the mechanical condition of the system. Objective. To analytically evaluate and compare the behavior and sensitivity of vibrational and ultrasonic signals in the presence of common fault modes in spur gears. Methodology. In this applied research with an experimental design, a practical approach was used through the recording and processing of dynamic signals from a parameterizable test bed. Global vibration and sound pressure measurements were collected using specialized sensors under controlled conditions of induced defects. Results. Statistical analysis showed that the root-mean-square vibration velocity parameter (VRMS) has a direct and superior correlation for detecting mechanical angular misalignments. Conversely, the overall ultrasonic sound pressure level (NPT) demonstrated exclusivity and high sensitivity against the progression of severe wear on the tooth flanks. Meanwhile, ultrasound waveform analysis proved to be more favorable for detecting broken gear teeth. Conclusion. It was determined that the complementary combination of vibrational analysis and passive ultrasound optimizes timely diagnosis in spur gear transmissions. The joint use of both techniques reduces predictive uncertainty by specializing each tool according to the geometric nature of the fault. General Area of Study: Industrial Maintenance. Specific area of study: Condition-Based Maintenance. Type of study: Original article.
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