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(mén)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(jiàn)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(lái)出現(xiàn)的，應(yīng)用前景較為廣泛的雙曲柄輸入式漸開(kāi)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(guò)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(guò)程具有一定的特殊要求。這就需要機(jī)床通過(guò)消除齒隙來(lái)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(wú)規(guī)則性增加，從而導(dǎo)致切屑厚度過(guò)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(pán)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(pán)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(jué)，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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