Наиболее известным диагностическим и, наверное, самым первым показателем появления общего износа зубчатых пар является появление в спектре вибросигнала сначала одной пары, а затем и целого ряда мелких боковых гармоник, интервалы между которыми в значительной степени заполняются уровнем "белого шума". Как уже говорилось выше эти боковые гармоники обычно расположены симметрично основной гармоники зубозацепления.

По мере того, как процессы износа в зубчатой паре будут все более прогрессировать, все более явно выраженными будут становиться пики боковых гармоник частоты зубозацепления. При дальнейшем износе будет расти амплитуда "белого шума", которая, при дальнейшем развитии дефектов, может сравнится по амплитуде с гармоникой зубозацепления и с боковыми гармониками.

Процесс роста амплитуды боковых гармоник и "белого шума" практически пропорционален степени развития дефекта, но и, что несколько усложняет диагностику, уровню нагрузки, передаваемой через редуктор. Как уже было сказано выше, боковые гармоники возникают при появлении небольших локальных дефектов на поверхностях зубозацепления шестерен зубчатой пары. Общее число боковых гармоник, в зависимости от формы проявпения дефекта, может достигать 4 - 6, и даже более, причем по мере удаления от центрального пика гармоники зубозацепления их амплитуда будет примерно монотонно убывать.

Для иллюстрации этих рассуждении рассмотрим два условных спектра вибросигналов, соответствующих зубчатой мультипликаторной паре со следующими параметрами:

• частота вращения входного вала -10 Гц;
• частота вращения выходного вала - 30 Гц;
• число зубцов входного вала - 36;
• число зубцов выходного вала -12.

Первый спектр показан на рисунке 1 и соответствует начальной фазе появления и развития наиболее распространенного дефекта зубозацепления - износа зубчатого колеса входного вала.

Этот дефект проявляется на спектре вибросигнала в виде появления трех боковых гармоник Fбг (не парных!), сдвинутых от основной частоты зубозацепления F3п (360 Гц) на интервал, равный оборотной частоте вращения входного вала.

Три эти боковые гармоники хорошо видны на спектре вибросигнала в виде явно выраженных пиков. Четвертая боковая гармоника на частоте 380 Гц носит характер не явно выраженный, хотя, при желании, ее можно дифференцировать в общем шуме.

На спектре рисунке 2 показан аналогичный дефект, но расположенный уже на выходном, более быстроходном валу. Как видно из спектральной картины этот дефект является значительно более сильно развитым.

На рисунке хорошо видно, что при сохранении общей картины проявления дефекта изменился частотный шаг между боковыми гармониками и частотой зубозацепления. Теперь он равен не 10 Гц, как на рисунке 1, а составляет уже 30 Гц.

На этих двух рисунках приведены достаточно идеализированные спектры вибрации, содержащие дефект только на одном валу. На практике чаще всего этот дефект имеет место на двух валах, поэтому в спектре вибросигнала присутствуют боковые гармоники как от одного вала, так и от другого. В этом случае спектр еще более "эашумляется" частотами биений двух семейств гармоник, входного и выходного валов. 

При одновременном наличии на спектре вибрации боковых гармоник сразу от двух валов, сравнительно, наиболее дефектным следует признавать тот вал, боковые гармоники которого больше по своей амплитуде и мощности. При использовании кепстрального анализа этому соответствует большая амплитуда гармоники с периодом времени, "квефренцией", соответствующей времени одного оборота наиболее дефектного вала.

Достаточно часто на спектрах вибросигналов от зубчатых пар присутствуют гармоники от "биений" боковых частот разных валов. Это выражается в присутствии новых боковых гармоник, удаленных от пика гармоники частоты зубозацепления на величину dF, равную сумме или разности частот вращения входного и выходного вала. В приведенном примере это частоты 20 и 40 Гц. 

Приведенные выше два спектра вибрации зубозацепления соответствуют двум стадиям развития дефектов. В первом случае мы имеем дело с примерно начальной стадией общего износа рабочей поверхности зубозацепления входного вала. Второй спектр соответствует более сильной степени износа выходного вала. В обоих случаях непосредственно сам дефект распределен не равномерно по всей окружности шестерен, а сосредоточен только в районе нескольких сильно изношенных зубцов, имеет узкую локализацию в определенных зонах.

Еще раз следует сказать, что очень часто дефект зубчатой передачи лучше всего диагностировать не по величине основного пика частоты зубозацепления, а именно по боковым гармоникам и "белому шуму", соотношению их с основной гармоникой. Это объясняется тем, что пик частоты зубозацепления сильно зависит от нагрузки, передаваемой зубчатой парой, а амплитуды боковых гармоник и уровня "белого шума" немного меньше зависит от нагрузки. Соотношение же амплитуд боковых гармоник и "белого шума" с величиной основной гармоники зубозацепления зависит от нагрузки редуктора в еще меньшей степени.