汽車變速器異響、振動的診斷方法研究

王金彪

汽車作為一種我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕煌üぞ撸溥\行條件以及運行環(huán)境的特殊性都是眾所周知的。處于行駛中的汽車，由于路況以及其他原因，其換擋操作十分的頻繁，這就使得變速箱中的齒輪、軸承以及軸本身出現(xiàn)故障的幾率大大增加。

在針對汽車故障原因的調(diào)查中，相關(guān)數(shù)據(jù)表示，在汽車的變速器故障中，由于齒輪失效而導(dǎo)致的問題占所有故障原因的3/5左右。變速器的齒輪失效的主要表現(xiàn)：點蝕剝落情況嚴重、齒面磨損過度以及由于過度彎曲引起的斷齒等。當工作條件較為正常時，一般不會發(fā)生由于過度彎曲引發(fā)的斷齒現(xiàn)象，但是這種現(xiàn)象一旦發(fā)生是較為容易判斷的。汽車行業(yè)近幾年來在中國的發(fā)展十分迅速，為了滿足汽車技術(shù)發(fā)展的需要，對于變速器的故障診斷的研究是十分必要的。

1 由齒輪嚙合不良引發(fā)的異響

由齒輪嚙合不良引發(fā)的異響，是指變速器的成對的齒輪在工作中，進行動力傳遞時發(fā)出不正常的噪聲。正常工作時的齒輪傳動發(fā)出的聲音應(yīng)該是：清脆或尖銳的金屬撞擊聲，或者擠壓聲。變速器的齒輪工作環(huán)境比較惡劣，承受的載荷很大，并且轉(zhuǎn)速較高。

在正常工作情況下，由于齒面周期性的相互作用，齒面就會發(fā)生磨損，但是當齒輪的工作條件惡化時，例如油質(zhì)變質(zhì)或者缺油時，齒輪之間的磨損就會加劇，當情況嚴重時，齒輪就會被損壞，使得齒輪之間的配合出現(xiàn)問題，發(fā)出“嗡、嗡”的異響。這種情況下，可以通過掛檔來確定是那個齒輪出現(xiàn)了較為嚴重的磨損。異響的聲音越大，證明該齒輪燒蝕齒面或剝落面越大越多。

當異響為以下情況：變速器在空檔和有檔時均有異響，異響聲音為“嗚、嗚”，踩合離合器后可以使得異響消失，當發(fā)動機處于油耗最小怠速狀態(tài)時，不存在較為明顯的異響情況，但是在加減油門時，異響嚴重，這種情況下，我們可對此情況產(chǎn)生原因基本判定為常嚙合齒輪嚙合不良。

2 磨損殘余物分析診斷方法

磨損失效是汽車變速箱齒輪的最常見也是最主要的失效形式。當汽車變速箱齒輪出現(xiàn)這種情況時，這些磨損殘余物會在潤滑油中找到。為了快速獲取機器失效的相關(guān)信息，要對磨損殘余物進行分析診斷，由于這些殘留物最終會在潤滑油中找到，可以對其中殘余物的含量進行測定。對潤滑油中殘余物的檢測方法主要有以下三種：

1）直接檢查

這種方法是通過對潤滑油的電感變化的檢測、油月莫間隙內(nèi)電容的檢測以及渾濁度變化的檢測，進行零件失效相關(guān)信息獲取。

2）間接檢查

間接檢查就是對殘余物進行收集，通過對殘余物的特點觀察獲取相關(guān)的信息。收集殘余物可以使用磁性探頭或特殊用途的過濾器。

3）油樣分析

此種診斷方法對于機械磨損部位和過程的研究是具有重要意義的。這是由于，使用此種方法對故障進行診斷以及對機械設(shè)備的運行狀態(tài)進行全程監(jiān)測時，可以不用停止變速器的工作以及不用分解變速器。油樣分析技術(shù)的類型一共包括兩種：一是對油樣本身的化學性能以及物理性能進行分析，二是對磨屑監(jiān)測技術(shù)的使用。此技術(shù)是對油液中存在的不能溶解的物質(zhì)進行分析的技術(shù)。

大量的實踐經(jīng)驗表明，對磨損殘余物的分析來診斷汽車變速器齒輪故障，是非常有效的，并且與其他故障診斷法相比而言，使用磨損殘余物進行分析使得分析結(jié)果更加精準，此種方法的應(yīng)用也是非常廣泛的。

3 振動檢測技術(shù)診斷法

除了磨損造成的損壞外，汽車變速器的損壞的另一重要原因就是由振動造成的損壞。相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示‘劉，在機械故障中，由于機械振動造成的故障占所有原因的67%左右。對機械振動信號的分析，是目前故障診斷中應(yīng)用最多的一種信號分析。這是由于振動信號的獲取是比較容易的，機械在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動，并且振動信號在一定程度上能夠?qū)C械設(shè)備的狀態(tài)進行反映，部分振動異常的情況能夠?qū)C械故障進行判定。

振動檢測技術(shù)診斷法，就是對設(shè)備振動的特征以及參數(shù)進行檢測，來對設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測，進而分析故障。振動參數(shù)的種類非常多，對這些參數(shù)的測定具有在線性和無損性的測量優(yōu)點，因此對機械設(shè)備進行故障診斷時此種方法的優(yōu)點是非常突出的。當汽車變速箱齒輪出現(xiàn)表面失效的情況時，其振動的聲音就會與正常工作的聲音有所差距。此時振動檢測技術(shù)就可以對行駛的汽車的振動信號進行測取，參照變速箱頻率對傳感器以及參量參數(shù)進行確定。為了使相關(guān)參數(shù)的種類以及數(shù)量被順利檢測，振動測量點的選擇是至關(guān)重要的。為了使變速箱齒輪狀態(tài)信號能夠得到真實的反映，在選擇測量點時：一是要盡量選擇能夠?qū)ψ兯傧潺X輪振動狀態(tài)進行全面反映的振動敏感點，二是選擇在工作時容易出現(xiàn)損壞的點。根據(jù)以上測量點的選取要求為原則，保證了對振動信號測量在最大限度內(nèi)的高效性和有效性。振動檢測技術(shù)診斷法的優(yōu)點是對機械動態(tài)的檢測以及變化過程的捕捉的實時性、直觀性以及準確性。并且這種方法簡單易操作，其在實際中得到廣泛的應(yīng)用。

4 聲發(fā)射技術(shù)診斷法

這種診斷方法在實踐中主要是使用專門的儀器，利用對聲發(fā)射信號的分析來實現(xiàn)對汽車變速器齒輪故障診斷。汽車的變速箱齒輪的工作條件十分惡劣，在工作時，齒輪是處于高速旋轉(zhuǎn)的，熱彎曲、不對稱等現(xiàn)象是不可避免的，金屬以內(nèi)的晶格會有重新排列或滑移的現(xiàn)象。在這個過程中，會出現(xiàn)能量的變化，對變化的能量進行釋放是以彈性波的形式，這種以彈性波的形式釋放的能量就是我們所說的聲發(fā)射信號。然后我們可以通過使用數(shù)據(jù)采集模塊對這種信號進行采集、轉(zhuǎn)換以及存儲，通過實時的電腦分析以及相關(guān)算法的處理，使得對汽車變速箱齒輪的在線監(jiān)測得以實現(xiàn)。

這種方法的使用使得采集信號的范圍得以增加，使得汽車運行的安全性得以提高。這種方法具有無損動態(tài)檢測特點，但又與其他無損檢測方法不盡相同，主要是聲發(fā)射信號是在外部條件作用下產(chǎn)生的，并且其對于微小的缺陷變化的檢測十分靈敏。

5 光纖傳感技術(shù)診斷法

此種方法的原理主要是利用光纖對一些特定的物理量的敏感性來進行故障診斷的。通過對某些物理量的測量，就可以對于故障相關(guān)的一些參數(shù)信號進行獲取，從而進行對汽車變速器的故障診斷。

我們在日常生活中，可以了解到：光纖是一種光波的傳播媒質(zhì)。這種傳播媒質(zhì)在對光束進行傳播時其特征參數(shù)易于受到的外界影響。正是利用光纖的這種特質(zhì)，可以將其制作成傳感器，來應(yīng)用到我們的故障診斷中。

光纖傳感器的靈敏度很高，電絕緣性良好，抗電磁干擾能力較強，由于這種種的優(yōu)點，使其在汽車行業(yè)的故障檢測中得了較為廣泛的應(yīng)用。隨著科學技術(shù)的進步，光纖傳感技術(shù)越來越智能化、集成化以及功能化，這種技術(shù)的成熟會使其應(yīng)用范圍更加廣闊。

6 結(jié)語

變速器的異響就是變速器故障的警鐘，我們應(yīng)該提高對異響的重視，對其進行快速準確的處理，防止更嚴重的損失發(fā)生。隨著計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，帶來了不斷增多的各種信號分析手段，所有這些，都為汽車變速器齒輪故障診斷技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。

參考文獻：

[1]黃偉力機械設(shè)備故障診斷技術(shù)及其發(fā)展趨勢田礦山機械，2011（1）：66-68.

[2]黃文虎設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用四科學出版社，1996.