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某型發(fā)動(dòng)機中心螺旋圓錐齒輪組件振動(dòng)測量
作者：
時(shí)間：2013-11-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 前言
齒輪故障通常具有相似現象，即振動(dòng)與噪聲明顯增加，但產(chǎn)生齒輪故障的原因卻很難從表現上作出判斷。由于邊界條件的限制很難從有限元計算分析。由于結構和工作時(shí)受力條件決定，齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)信號較為復雜，故障診斷需同時(shí)進(jìn)行時(shí)域與頻域分析。因此，對齒輪進(jìn)行模態(tài)試驗和工控下實(shí)測其振動(dòng)進(jìn)行三維頻譜分析顯得十分重要。本文通過(guò)模態(tài)試驗和試驗器上對齒輪組件進(jìn)行振動(dòng)測量的途徑分析其工控下的振動(dòng)特性。
2 齒輪組件受力分析
齒輪組件在工作工程中，相嚙合的齒面見(jiàn)既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)。首先齒面間存在著(zhù)摩擦力和接觸應力。
齒輪工作過(guò)程中的激勵信號頻率基本表現為三部分，一為嚙合頻率及其諧波構成的載波信號；二為低頻成分的幅值和相位變化所構成的調制信號；三為泵工作時(shí)產(chǎn)生的脈沖力對齒輪的影響。
（1）由于齒輪的不平衡度和嚙合齒在載荷作用下的變形，錐齒輪嚙合振動(dòng)，計算公式【1】為： 
（2）高壓轉子的不平衡量產(chǎn)生的振動(dòng)與齒輪在工作時(shí)為剛性耦合，轉子的轉動(dòng)頻率按傳動(dòng)比傳到齒輪上;轉動(dòng)頻率計算公式【1】為：
f 轉動(dòng)＝n×i /60
其中：n：高壓轉子轉速；i 為傳動(dòng)比。
（3）泵工作時(shí)產(chǎn)生的激振頻率。計算公式【1】為： 
其中：n 泵：泵的轉速。Z：注塞泵個(gè)數。
3 技術(shù)難點(diǎn)和研究思路
3.1 技術(shù)難點(diǎn)
由于齒輪組件結構傳動(dòng)路線(xiàn)復雜，滑油系統包圍整個(gè)齒輪組件，給傳感器的安裝（應變片粘貼）和測量導線(xiàn)的引出困難；同時(shí)結構空間限制需要設計專(zhuān)用的引電器滿(mǎn)足工控下的振動(dòng)實(shí)測。在試驗器上實(shí)測時(shí)，由于試驗器工作大部分在強電下，對測量電路會(huì )產(chǎn)生強烈的干擾信號。對測試系統的設計提出了較高的要求。
3.2 研究思路
通過(guò)齒輪組件模態(tài)分析得到各階振動(dòng)模態(tài)，確定振動(dòng)測量應變片的布置位置。設計了專(zhuān)用引電器及高溫油下應變片貼片工藝確保測量信號的感應和傳輸，通過(guò)LMS 動(dòng)態(tài)信號測量分析軟件“LMS Spectral Acquistion”進(jìn)行數據處理分析。
3.2.1 齒輪組件模態(tài)試驗
對齒輪進(jìn)行模態(tài)試驗，采用LMS Modal Geometry 軟件進(jìn)行模型構建，采用多點(diǎn)激勵單點(diǎn)拾振的方式進(jìn)行模態(tài)敲擊試驗，采用LMS Modal Impact 軟件進(jìn)行數據采集，用LMS Modal Anasys 進(jìn)行模態(tài)分析。
3.2.2 工控下振動(dòng)測量
根據模態(tài)試驗結果和應力集中點(diǎn)進(jìn)行應變片布置，在幅板和連接螺栓上貼片。測量采用應變電測原理，應變片感受旋轉部件的變形信號，引電器將該變形信號傳至數據采集系統進(jìn)行采集分析。引電器設計為4 通道8 點(diǎn)的一個(gè)小型引電器，在齒輪傳動(dòng)系統中的安裝位置見(jiàn)圖1，試驗測試框圖如圖2。
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