张志滨
哈尔滨轴承集团公司 黑龙江 哈尔滨 150036
摘要：本文主要针对汽车变速器磨损轴承振动信号混沌行为展开分析，思考了汽车变速器磨损轴承振动信号混沌行为的具体的情况，以及相关的问题，可供今后参考。
关键词：汽车变速器，磨损轴承，振动，信号混沌
前言
进一步研究汽车变速器磨损轴承振动信号混沌行为，有利于我们更好的掌握汽车变速器磨损轴承振动信号相关的情况，从而为今后的汽车变速器磨损轴承的运行带来参考。
1、汽车变速器轴承故障种类
变速器是汽车的主要传动部件，其生产质量以及运行情形严重影响着汽车总体应用状况。而变速器中的齿轮与轴承以及同步器等有关部件工作状况十分复杂，在变速器性能逐渐创新与改进下，结构变得更为复杂，以往的听、触摸以及看等诊断方法已经难以满足时汽车快速发展要求。同时变速器相关生产单位要求变速器的整体生产质量可以快速完成在线检测诊断，但是客户要求汽车可以在不开箱解体基础上完成变速器故障有效预报以及诊断。对此，应该综合电子和物理以及计算机等先进检测与故障诊断技术，将其运用在汽车变速器轴承故障诊断中。同时深入研究不解体基础上，有效、科学地检测出汽车变速器轴承故障诊断的技术。
滚动轴承存在许多损坏方式，比较普遍的是疲劳失效和断裂失效以及胶合失效等。同时滚动轴承故障还能够分成分布故障和局部故障，其中分布故障一般是表面波纹度和不对中等多种方式，而局部故障一般是轴承元件出现裂纹和划痕等各种方式。疲劳剥落作为轴承实效的重要原因，其是因为滚动体在相关滚道中反复承受并不均匀的载荷所发生的。在滚动轴承进行工作时，滚动体与内圈会不断进行旋转，而且滚动体和滚道相接触的表面会承受脉动循环交变应力作用。若是应力超出了材料自身疲劳极限，并且在载荷的反复作用一定期限后，就会在表面上产生一定的裂纹，同时还会慢慢发展至接触表面，从而导致表层的金属以片状进行剥落，产生凹坑，进一步导致轴承发生冲击性振动，严重影响轴承的应用年限。
引发滚动轴承损坏的原因主要是滚动体与滚道之间相对运动和外界污染物的不断侵入，导致润滑效果下降，同时装配不合理也会在一定程度上加剧轴承的磨损或是擦伤。同时磨损量也会严重影响轴承应用年限，磨损造成轴承的游隙不断加大，在一定程度上降低了机械精度，加大振动以及噪声。除此之外，烧伤主要是因为异常发热，从而造成轴承熔粘难以旋转，或者是滑动面变得更加粗糙。若是出现此种损伤的轴承，因为受到热的影响导致轴承硬度不断降低，所以有时就会造成轴承报废。在滚动轴承需要承受相对较大的静载荷或是冲击载荷时，就会导致滚动体与滚道接触位置应力超出了材料自身屈服极限，进而形成永久性变形。
2、轴承故障诊断手段
2.1振幅值诊断法。这是一种最简单，最实用的诊断方法，通过将实测的振幅值与判定标准中给定的值进行比较来诊断的。
峰值反应的是某时刻振幅的最大值，因而它适用于像表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断。另外，对于转速较低的情况（如，300r/min以下）也常采用峰值进行诊断。
均值用于诊断的效果与峰值基本一样，其优点是检测值较峰值稳定，但一般用于转速较高的情况。（如，300r/min以上）
均方根值是对时间平均的，因而它适用于像磨损类的振幅值随时间缓慢变化的故障诊断。
2.2波形因数诊断法
波形因素定义为峰值与均值之比，当值xp/x过大时，表明滚动轴承可能有点蚀，而值xp/x小时，则有可能发生了磨损。
2.3波峰因数诊断法
波峰因素定义为峰值与均方根值之比。该值用于滚动轴承简易诊断的优点在于它不受轴承尺寸，转速及载荷的影响，也不受传感器，放大器等一、二次仪表灵敏度变化的影响。该值适用于点蚀类故障的诊断。
2.4概率密度诊断法
轴承由于磨损，疲劳，腐蚀，断裂，压痕，胶合等因数会使振幅增大，高密度区增多，而两旁的底密度区向外扩张。
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2.5峭度系数诊断法
振幅满足正态分布规律的无故障轴承，其峭度值约为3，随着故障的出现和发展，峭度值具有与波峰因数类似的变化趋势。此方法的优点在于与轴承的转速，尺寸，和载荷无关，主要适用于电蚀类的故障诊断。
2.6滚动轴承的冲击诊断法
滚动轴承存在缺陷时，如有疲劳剥落，裂纹，磨损和滚道进入异物时，会产生冲击，引起脉冲性振动。由于阻尼的作用，这种振动一种衰减振动，冲击脉冲的强弱反映了故障的程度，它和轴承的线速度有关。可以根据标准冲击能量值（dBN）判断轴承的状态。
0≤dBN≤20dB正常状态，轴承工作状态良好；
20dB≤dBN≤35dB注意状态，轴承要初期损伤；
35dB≤dBN≤60dB警告状态，轴承已有明显损伤
3、故障轴承的振动信号特征
按轴承振动信号特点分故障形式一般可以分为表面损伤和磨损类损伤。
3.1表面损伤类故障
当损伤点滚过轴承元件表面时要产生突变的宽带信号形式的冲击脉冲力，将覆盖轴承系统的高频振动频率引起谐振，从而产生冲击振动。这是损伤类故障的振动信号的基本特点之一，并且故障特征频率一般在2kHz以下。
轴承内圈损伤:当轴承内圈损伤时，若滚动轴承无径向间隙时，会产生频率为nf6的冲击振动。通常滚动轴承有径向间隙，且为单边载荷，由于损伤部分与滚动体接触位置不同，振动振幅会发生周期性的变化，即发生振幅调制。
3.2磨损类故障
磨损类故障是轴承在长时间工作时产生的一种渐变性故障。轴承工作面磨损后产生的振动信号与正常轴承的振动信号有着相同的性质，两者的波形都是规则的。但轴承磨损后的振动信号幅值明显高于正常轴承，这是已磨损轴承的振动信号区别于正常轴承的基本特点。
4、汽车变速器轴承故障试验及分析
4.1试验目的
研究汽车变速器故障诊断专家系统，为汽车变速器视情维修提供第一手资料和数据。
4.2试验条件和器件
试验是在汽车变速器故障模拟试验台上进行的，所有被试验的轴承皆来自汽车修理厂已报废的EQ140汽车变速器的50309输出轴轴承，人工制造了内套和外套的故障，试验时把故障轴承装入变速器，由于汽车变速器故障模拟试验系统进行振动信号的采集、记录。
4.3试验方法和原理
试验方法采用振动监测技术，用3个压电式加速度传感器，分别在3个位置测取信号，传感器直接吸附所在选测点.每个传感器配一个电荷放大器，把变速器的振动加速度通过传感器，电荷放大器转换成电压信号，对这个电压信号进行记录分析从而判断出变速器内轴承的工作态度。
4.4试验结果分析
对磁带记录的各种故障波形在YT—920信号分析仪上进行时域波形、功率谱、倒频谱、概率密度等分析，其分析结果如下;从试验分析结果看，正常轴承与故障轴承有明显不同之处。从时域波形看，故障轴承较正常轴承有明显过大冲击.从功率谱波形来看，正常轴承与故障轴承相比在频率成分及振动强度有明显不同.故障轴承有较多的频率尖峰.在倒频谱中，故障轴承有比较明显的倒基频的各次谐波成分。在概率密度谱中，正常轴承接近于高斯正态颁分布，而故障轴承为非正态分布.在汽车变速器轴承故障的频域方法中，倒频方法有其特殊优越性，有此方法能论断出汽车变速器轴承故障的不同程度。
结束语
综上所述，汽车变速器磨损轴承振动信号混沌行为是极为关键的，为此，我们要充分考虑汽车变速器磨损轴承振动信号混沌行为的相关要素，确保汽车变速器磨损轴承振动信号更加可靠。
参考文献：
[1]滚动轴承故障分析与探讨[M].内燃机配件,2017(3).4.
论文作者:张志滨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/9
标签：轴承论文; 变速器论文; 故障论文; 磨损论文; 信号论文; 汽车论文; 损伤论文; 《防护工程》2018年第13期论文;