商用车变速器台架等幅疲劳试验轴承损伤过程分析

• 作 者: 刘亚琼
• 机 构: 太原理工大学
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 商用车 变速器 轴承 疲劳损伤过程 振动信号分析

汽车技术的快速发展对变速器这一汽车动力总成重要组成部分的使用寿命及可靠性提出了更高的要求；同时随着测试技术和信号处理分析技术的不断深入，基于振动信号的机械设备故障诊断得到了快速的发展，以上二者均推动了在线监测技术在变速器上的应用。但是由于变速器失效形式的多样性、实际工况的复杂性和多变性以及故障诊断的经验性等问题，实际应用效果欠佳。因此，应首先基于变速器系统，利用振动信号对其关键零部件疲劳损伤过程进行一系列基础性研究。本文采用轴承故障诊断相关理论，对变速器台架等幅疲劳试验失效轴承的损伤过程，从不同方面进行了分析，获得了失效轴承的损伤过程和损伤原因，并提出了变速器轴承在线监测的方法，从而为变速器在线监测提供基础数据支撑和有效分析方法。论文的主要研究内容及结论如下：1）分析介绍了某轻型商用车变速器台架等幅疲劳试验方法、试验条件、档位利用率的设定以及疲劳试验结果等内容。在疲劳试验过程中借助加速度传感器分别对主试箱和陪试箱进行振动信号实时采集，获得了试验变速器在整个疲劳寿命内的振动数据，为后面基于振动信号的疲劳损伤过程分析提供了数据支撑。2）变速器等幅疲劳试验过程中，主试箱和陪试箱的主要损伤部件为轴承。分别采用RMS、全频带包络和滤波信号包络对损伤轴承的疲劳损伤过程进行了分析。结果表明，试验变速器输出轴上的两个轴承在疲劳试验初期就出现了损伤，这主要是由于三轴式变速器结构的缺点，使输出轴处于一种“类悬臂”状态，导致相关联的轴承运转工况相对恶劣，因而可通过提高易损轴承的加工精度，并严格控制装配误差，使其尽量处于相对理想的工作状态，减小结构对其的影响，提高轴承疲劳寿命。3）对于变速器这种结构复杂的传动系统，其轴承运转状态在线监测可采用RMS值作为其主要监测指标之一，当RMS出现明显增大时，表明轴承可能出现一定程度的损伤，并结合全频带包络和滤波信号包络对其精确分析。