汽車變速器軸承故障的診斷技術(shù)

廖麗平

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家，汽車的安全性嚴(yán)重影響著駕駛員的生命安全。該文在闡述汽車變速器軸承故障診斷分析重要性的基礎(chǔ)上，深入分析了滾動(dòng)軸承發(fā)生故障的原理，并運(yùn)用相應(yīng)的處理技術(shù)進(jìn)行解決，從而保證汽車的安全性。同時(shí)重點(diǎn)研究了汽車變速器軸承故障診斷有關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變速器 滾動(dòng)軸承 頻譜細(xì)化

中圖分類號：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0035-01

變速器是汽車的主要傳動(dòng)部件，其生產(chǎn)質(zhì)量以及運(yùn)行情形嚴(yán)重影響著汽車總體應(yīng)用狀況。而變速器中的齒輪與軸承以及同步器等有關(guān)部件工作狀況十分復(fù)雜，在變速器性能逐漸創(chuàng)新與改進(jìn)下，結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，以往的聽、觸摸以及看等診斷方法已經(jīng)難以滿足時(shí)汽車快速發(fā)展要求。同時(shí)變速器相關(guān)生產(chǎn)單位要求變速器的整體生產(chǎn)質(zhì)量可以快速完成在線檢測診斷，但是客戶要求汽車可以在不開箱解體基礎(chǔ)上完成變速器故障有效預(yù)報(bào)以及診斷。對此，應(yīng)該綜合電子和物理以及計(jì)算機(jī)等先進(jìn)檢測與故障診斷技術(shù)，將其運(yùn)用在汽車變速器軸承故障診斷中。同時(shí)深入研究不解體基礎(chǔ)上，有效、科學(xué)地檢測出汽車變速器軸承故障診斷的技術(shù)。

1 汽車變速器軸承故障種類

滾動(dòng)軸承存在許多損壞方式，比較普遍的是疲勞失效和斷裂失效以及膠合失效等。同時(shí)滾動(dòng)軸承故障還能夠分成分布故障和局部故障，其中分布故障一般是表面波紋度和不對中等多種方式，而局部故障一般是軸承元件出現(xiàn)裂紋和劃痕等各種方式。疲勞剝落作為軸承實(shí)效的重要原因，其是因?yàn)闈L動(dòng)體在相關(guān)滾道中反復(fù)承受并不均勻的載荷所發(fā)生的。在滾動(dòng)軸承進(jìn)行工作時(shí)，滾動(dòng)體與內(nèi)圈會(huì)不斷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而且滾動(dòng)體和滾道相接觸的表面會(huì)承受脈動(dòng)循環(huán)交變應(yīng)力作用。若是應(yīng)力超出了材料自身疲勞極限，并且在載荷的反復(fù)作用一定期限后，就會(huì)在表面上產(chǎn)生一定的裂紋，同時(shí)還會(huì)慢慢發(fā)展至接觸表面，從而導(dǎo)致表層的金屬以片狀進(jìn)行剝落，產(chǎn)生凹坑，進(jìn)一步導(dǎo)致軸承發(fā)生沖擊性振動(dòng)，嚴(yán)重影響軸承的應(yīng)用年限。

引發(fā)滾動(dòng)軸承損壞的原因主要是滾動(dòng)體與滾道之間相對運(yùn)動(dòng)和外界污染物的不斷侵入，導(dǎo)致潤滑效果下降，同時(shí)裝配不合理也會(huì)在一定程度上加劇軸承的磨損或是擦傷。同時(shí)磨損量也會(huì)嚴(yán)重影響軸承應(yīng)用年限，磨損造成軸承的游隙不斷加大，在一定程度上降低了機(jī)械精度，加大振動(dòng)以及噪聲。除此之外，燒傷主要是因?yàn)楫惓０l(fā)熱，從而造成軸承熔粘難以旋轉(zhuǎn)，或者是滑動(dòng)面變得更加粗糙。若是出現(xiàn)此種損傷的軸承，因?yàn)槭艿綗岬挠绊憣?dǎo)致軸承硬度不斷降低，所以有時(shí)就會(huì)造成軸承報(bào)廢。在滾動(dòng)軸承需要承受相對較大的靜載荷或是沖擊載荷時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體與滾道接觸位置應(yīng)力超出了材料自身屈服極限，進(jìn)而形成永久性變形。

2 汽車變速器軸承故障診斷方法分析

2.1 振動(dòng)水平診斷技術(shù)

經(jīng)過把測量的相關(guān)振動(dòng)均方值（RMS）與所允許的門檻值進(jìn)行比較，能夠看出齒輪以及軸承的具體運(yùn)行狀況是否正常，通常情況下RMS值和齒輪以及軸承異常程度存在正比例關(guān)系。在大多數(shù)狀況下，特別是故障發(fā)生的初期，振動(dòng)RMS值發(fā)生的變化并不是很明顯。但是其他有關(guān)原因比如說噪聲或是潤滑油不良，會(huì)造成振動(dòng)水平發(fā)生突然變化。因此該種技術(shù)運(yùn)用比較少。

2.2 峰值因素技術(shù)

峰值因素技術(shù)主要指振動(dòng)峰值和有效值的比，而振動(dòng)峰值以及有效值能夠利用振動(dòng)測量設(shè)備獲取。依據(jù)某公司的報(bào)道，峰值因素有關(guān)參數(shù)能夠當(dāng)作齒輪以及軸承故障初期的診斷參數(shù)，若是在1～10Hz間進(jìn)行測量就會(huì)可以獲取相對更為明顯的效果。此種診斷技術(shù)速度比較快，而且操作簡單，需要應(yīng)用的設(shè)備成本相對偏低，但是存在的缺點(diǎn)就是其它相關(guān)振動(dòng)源發(fā)生振動(dòng)會(huì)對峰值因素造成一定的影響。

2.3 SPM（沖擊脈沖技術(shù)）

沖擊脈沖方法是針對滾動(dòng)軸承初期故障有效檢測的技術(shù)。若是軸承損壞之后在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)形成沖擊脈沖，進(jìn)而導(dǎo)致軸承或是檢測系統(tǒng)出現(xiàn)共振，通過窄帶濾波之后的信號幅值具體大小就展現(xiàn)出沖擊力的具體大小，直接關(guān)系到軸承具體損壞狀況，其主要是將沖擊脈沖級作為診斷參數(shù)。此種方法存在的缺點(diǎn)就是診斷參數(shù)和軸承自身的幾何尺寸以及軸轉(zhuǎn)速存在一定關(guān)系，同時(shí)會(huì)遭受高頻環(huán)境下的噪聲干擾比較大。許多實(shí)踐表明在環(huán)境相對單純下，此種技術(shù)是現(xiàn)階段變速器軸承故障診斷比較有效的技術(shù)之一。

2.4 頻譜細(xì)化

從頻譜分析方面而言，故障特點(diǎn)信息常常會(huì)集中于某一個(gè)頻段中。為了能夠有效提升判斷的精確性以及可靠性，就應(yīng)該在該頻段之內(nèi)具備相對較高的頻率分辨率。而頻譜細(xì)化技術(shù)主要是應(yīng)用移頻原理僅僅在相關(guān)的某段頻段中進(jìn)行和基帶分析相同的多譜線深入分析，從而很大程度上提升分辨率。同時(shí)頻譜細(xì)化技術(shù)從細(xì)化分辨率與提升運(yùn)算速率方面而言具備良好的效果。

2.5 倒頻譜分析技術(shù)

倒頻譜分析技術(shù)主要是依據(jù)故障信號能夠進(jìn)行調(diào)制的原理。其能夠有效識別出相對復(fù)雜、繁瑣頻譜圖中有關(guān)周期結(jié)構(gòu)，可以有效分離與提取密集泛頻信號當(dāng)中的有關(guān)周期成分，針對具備同簇諧頻或是異簇諧頻等比較復(fù)雜的信號完成有效識別。同時(shí)倒頻譜分析技術(shù)在變速器軸承故障診斷方面的運(yùn)用也比較有效。

2.6 精化特點(diǎn)信息模型技術(shù)

此種技術(shù)是一項(xiàng)時(shí)序參數(shù)模型有效分析方法，主要指在創(chuàng)建觀測序列有關(guān)參數(shù)模型前，依據(jù)相關(guān)先驗(yàn)知識，充分運(yùn)用濾波等相關(guān)技術(shù)把信號中的一些噪聲有效剔除，并且在剔除噪聲之后的時(shí)間序列與精化信息序列創(chuàng)建愛你時(shí)序參數(shù)模型。這時(shí)因?yàn)楣收咸攸c(diǎn)信息中信噪比在很大程度上得到提升，模型參數(shù)對于故障特點(diǎn)凝聚度以及明確性會(huì)得到加強(qiáng)，從而便于提升診斷技術(shù)的靈敏度以及可靠性。

3 結(jié)語

汽車變速器軸承故障檢測和診斷技術(shù)，通常在單一條件環(huán)境下完成診斷具備良好的效果。可是在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，因?yàn)闄C(jī)械機(jī)構(gòu)相對繁瑣與其他要素的干擾，許多診斷技術(shù)難以充分運(yùn)用，這些技術(shù)都具備各自的優(yōu)勢與缺點(diǎn)。現(xiàn)階段比較常用的就是振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，而相對成熟的故障診斷技術(shù)還有沖擊脈沖方法（SPM），并且已經(jīng)研制出許多中類型的SPM系列變速器軸承故障診斷技術(shù)。

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