齒輪與滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)分析與診斷

鐘華

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司，哈爾濱 150036）

最先進(jìn)的電子智能振動(dòng)診斷技術(shù)，用于傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪及滾動(dòng)軸承的故障診斷，也嘗試用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞間隙、氣門漏氣及燃油供給系統(tǒng)的故障分析。改善了傳統(tǒng)振動(dòng)診斷技術(shù)對(duì)工程機(jī)械，絕大多數(shù)使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，重量較大的活塞、連桿組成高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)十分復(fù)雜，很難實(shí)施檢測(cè)振動(dòng)技術(shù)的弊端。

1 在工作狀態(tài)下齒輪與滾動(dòng)軸承的聯(lián)系

齒輪傳動(dòng)是最常見的傳動(dòng)形式，由一系列相互嚙合的齒輪組成傳遞運(yùn)動(dòng)輪系，輪系可分為定軸輪系和動(dòng)軸輪系兩大類，行星齒輪傳動(dòng)屬于動(dòng)軸輪系中的一種，而少齒差行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由平面四桿機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合齒輪副組成的齒輪連桿組合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

三環(huán)減速器是近年來出現(xiàn)的，應(yīng)用前景較為廣泛的雙曲柄輸入式漸開線少齒差行星齒輪減速器在工作時(shí)各機(jī)構(gòu)存在的振動(dòng)，會(huì)發(fā)出多種性質(zhì)的響聲，但有響聲并不表示汽車就有故障，為了避免不必要的拆卸，首先必須區(qū)分正常響聲與非正常響聲。我國(guó)自動(dòng)變速器產(chǎn)品主要是外資企業(yè)或合資企業(yè)以技術(shù)許可形式進(jìn)行生產(chǎn)，本土企業(yè)不擁有技術(shù)產(chǎn)權(quán)。自主品牌自動(dòng)變速器研發(fā)也主要借助國(guó)外技術(shù)支持。國(guó)內(nèi)自動(dòng)變速器市場(chǎng)基本上以國(guó)外技術(shù)與產(chǎn)品為主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)配套產(chǎn)業(yè)鏈只在齒輪、行星排等機(jī)加工產(chǎn)品有所起步，關(guān)鍵配套零部件基本處于摸索階段。

2 齒輪潤(rùn)滑的必要性

滾動(dòng)軸承是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。

影響輥系各軸線平行度的主要因素有：機(jī)架窗口與軋輥軸承座之間的間隙、兩側(cè)機(jī)架窗口中心線的偏移量、軸承座兩側(cè)滑板相對(duì)于窗口其余部分中心線的偏移量和軸承座兩側(cè)滑板相對(duì)于軸線的對(duì)稱度；軋輥?zhàn)鳛閺椥泽w，在軋鋼過程中變形是不可避免的，這種變形也會(huì)影響到軋輥軸承座，進(jìn)而影響到軸承受力狀態(tài)。

3 軸承故障的振動(dòng)分析

運(yùn)動(dòng)著的機(jī)械必然產(chǎn)生振動(dòng)，而機(jī)械噪聲大部分是由于工程機(jī)械的振動(dòng)而輻射的。機(jī)械噪聲的類型很多，按聲強(qiáng)隨時(shí)音質(zhì)變化情況主要可以分為三種：穩(wěn)態(tài)噪聲、周期噪聲和脈沖噪聲。穩(wěn)態(tài)噪聲是由于隨機(jī)力或穩(wěn)態(tài)力的作用下而產(chǎn)生的噪聲；周期性噪聲是在周期力作用下產(chǎn)生的噪聲；脈沖（沖擊）噪聲是由機(jī)械沖擊力產(chǎn)生的噪聲。在實(shí)際的機(jī)械噪聲中，這三種噪聲不會(huì)單獨(dú)存在，而往往同時(shí)存在，互相迭加而形成混合噪聲，這振動(dòng)的機(jī)械或部件就是產(chǎn)生噪聲的噪聲源。

由于切削力在保持工作的同時(shí)易于推動(dòng)刀片前進(jìn)，從而使順銑對(duì)加工過程具有一定的特殊要求。這就需要機(jī)床通過消除齒隙來處理工作臺(tái)進(jìn)給量要求。如果將刀具推入工件中，進(jìn)給量會(huì)無規(guī)則性增加，從而導(dǎo)致切屑厚度過大并會(huì)引起崩刃。應(yīng)在此類應(yīng)用場(chǎng)合中選擇逆銑。另外，如果加工余量出現(xiàn)很大變化，此時(shí)選擇逆銑更為有利。要想正確夾緊工件，必須要求有合適的夾具，同樣對(duì)于作業(yè)則要求有正確的刀具尺寸。但是對(duì)于振動(dòng)趨勢(shì)，切削力方向則更為重要。

軸承可在軸承座內(nèi)滑動(dòng)，轉(zhuǎn)向正常。只要更換磨損了的軸承及軸承座，就可消除轉(zhuǎn)向盤共振現(xiàn)象。如果在汽車一級(jí)維護(hù)和二級(jí)維護(hù)中能注意檢查和消除傳動(dòng)軸中間支承中軸承與軸承座的松曠情況，就可以防止這種轉(zhuǎn)向盤共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。檢查該軸承與軸承座是否松曠的方法是：用雙手握住中間傳動(dòng)軸后端，然后將它上下晃動(dòng)，如有間隙的感覺，即為軸承與軸承座松曠。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也正向著高速化、大流量、低能耗、機(jī)電液算一體化發(fā)展，這些特點(diǎn)在進(jìn)口工程機(jī)械上顯得尤為突出。這也給設(shè)備的故障診斷及維修提出了挑戰(zhàn)，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的液壓故障診斷方法，就很難判斷出故障的部位和組件。在液壓設(shè)備故障診斷及其修復(fù)方面，使用了便攜式液壓測(cè)試儀、日立計(jì)算機(jī)故障診斷儀、壓力表測(cè)試等檢查設(shè)備，取得了很好的效果。

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