汽車變速器軸承故障的診斷技術

廖麗平

摘 要：社會經濟的快速發展，汽車已經進入尋常百姓家，汽車的安全性嚴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上，深入分析了滾動軸承發生故障的原理，并運用相應的處理技術進行解決，從而保證汽車的安全性。同時重點研究了汽車變速器軸承故障診斷有關技術。

關鍵詞：變速器 滾動軸承 頻譜細化

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

變速器是汽車的主要傳動部件，其生產質量以及運行情形嚴重影響著汽車總體應用狀況。而變速器中的齒輪與軸承以及同步器等有關部件工作狀況十分復雜，在變速器性能逐漸創新與改進下，結構變得更為復雜，以往的聽、觸摸以及看等診斷方法已經難以滿足時汽車快速發展要求。同時變速器相關生產單位要求變速器的整體生產質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上完成變速器故障有效預報以及診斷。對此，應該綜合電子和物理以及計算機等先進檢測與故障診斷技術，將其運用在汽車變速器軸承故障診斷中。同時深入研究不解體基礎上，有效、科學地檢測出汽車變速器軸承故障診斷的技術。

1 汽車變速器軸承故障種類

滾動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。同時滾動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裂紋和劃痕等各種方式。疲勞剝落作為軸承實效的重要原因，其是因為滾動體在相關滾道中反復承受并不均勻的載荷所發生的。在滾動軸承進行工作時，滾動體與內圈會不斷進行旋轉，而且滾動體和滾道相接觸的表面會承受脈動循環交變應力作用。若是應力超出了材料自身疲勞極限，并且在載荷的反復作用一定期限后，就會在表面上產生一定的裂紋，同時還會慢慢發展至接觸表面，從而導致表層的金屬以片狀進行剝落，產生凹坑，進一步導致軸承發生沖擊性振動，嚴重影響軸承的應用年限。

引發滾動軸承損壞的原因主要是滾動體與滾道之間相對運動和外界污染物的不斷侵入，導致潤滑效果下降，同時裝配不合理也會在一定程度上加劇軸承的磨損或是擦傷。同時磨損量也會嚴重影響軸承應用年限，磨損造成軸承的游隙不斷加大，在一定程度上降低了機械精度，加大振動以及噪聲。除此之外，燒傷主要是因為異常發熱，從而造成軸承熔粘難以旋轉，或者是滑動面變得更加粗糙。若是出現此種損傷的軸承，因為受到熱的影響導致軸承硬度不斷降低，所以有時就會造成軸承報廢。在滾動軸承需要承受相對較大的靜載荷或是沖擊載荷時，就會導致滾動體與滾道接觸位置應力超出了材料自身屈服極限，進而形成永久性變形。

2 汽車變速器軸承故障診斷方法分析

2.1 振動水平診斷技術

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

2.2 峰值因素技術

峰值因素技術主要指振動峰值和有效值的比，而振動峰值以及有效值能夠利用振動測量設備獲取。依據某公司的報道，峰值因素有關參數能夠當作齒輪以及軸承故障初期的診斷參數，若是在1～10Hz間進行測量就會可以獲取相對更為明顯的效果。此種診斷技術速度比較快，而且操作簡單，需要應用的設備成本相對偏低，但是存在的缺點就是其它相關振動源發生振動會對峰值因素造成一定的影響。

2.3 SPM（沖擊脈沖技術）

沖擊脈沖方法是針對滾動軸承初期故障有效檢測的技術。若是軸承損壞之后在運轉過程中會形成沖擊脈沖，進而導致軸承或是檢測系統出現共振，通過窄帶濾波之后的信號幅值具體大小就展現出沖擊力的具體大小，直接關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。此種方法存在的缺點就是診斷參數和軸承自身的幾何尺寸以及軸轉速存在一定關系，同時會遭受高頻環境下的噪聲干擾比較大。許多實踐表明在環境相對單純下，此種技術是現階段變速器軸承故障診斷比較有效的技術之一。

2.4 頻譜細化

從頻譜分析方面而言，故障特點信息常常會集中于某一個頻段中。為了能夠有效提升判斷的精確性以及可靠性，就應該在該頻段之內具備相對較高的頻率分辨率。而頻譜細化技術主要是應用移頻原理僅僅在相關的某段頻段中進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。同時頻譜細化技術從細化分辨率與提升運算速率方面而言具備良好的效果。

2.5 倒頻譜分析技術

倒頻譜分析技術主要是依據故障信號能夠進行調制的原理。其能夠有效識別出相對復雜、繁瑣頻譜圖中有關周期結構，可以有效分離與提取密集泛頻信號當中的有關周期成分，針對具備同簇諧頻或是異簇諧頻等比較復雜的信號完成有效識別。同時倒頻譜分析技術在變速器軸承故障診斷方面的運用也比較有效。

2.6 精化特點信息模型技術

此種技術是一項時序參數模型有效分析方法，主要指在創建觀測序列有關參數模型前，依據相關先驗知識，充分運用濾波等相關技術把信號中的一些噪聲有效剔除，并且在剔除噪聲之后的時間序列與精化信息序列創建愛你時序參數模型。這時因為故障特點信息中信噪比在很大程度上得到提升，模型參數對于故障特點凝聚度以及明確性會得到加強，從而便于提升診斷技術的靈敏度以及可靠性。

3 結語

汽車變速器軸承故障檢測和診斷技術，通常在單一條件環境下完成診斷具備良好的效果。可是在實踐運用時，因為機械機構相對繁瑣與其他要素的干擾，許多診斷技術難以充分運用，這些技術都具備各自的優勢與缺點。現階段比較常用的就是振動監測技術，而相對成熟的故障診斷技術還有沖擊脈沖方法（SPM），并且已經研制出許多中類型的SPM系列變速器軸承故障診斷技術。

參考文獻

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