某型發(fā)動機(jī)中心螺旋圓錐齒輪組件振動測量
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齒輪故障通常具有相似現(xiàn)象，即振動與噪聲明顯增加，但產(chǎn)生齒輪故障的原因卻很難從表現(xiàn)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(jié)構(gòu)和工作時受力條件決定，齒輪傳動的振動信號較為復(fù)雜，故障診斷需同時進(jìn)行時域與頻域分析。因此，對齒輪進(jìn)行模態(tài)試驗和工控下實測其振動進(jìn)行三維頻譜分析顯得十分重要。本文通過模態(tài)試驗和試驗器上對齒輪組件進(jìn)行振動測量的途徑分析其工控下的振動特性。
2 齒輪組件受力分析
齒輪組件在工作工程中，相嚙合的齒面見既有滾動，又有滑動。首先齒面間存在著摩擦力和接觸應(yīng)力。
齒輪工作過程中的激勵信號頻率基本表現(xiàn)為三部分，一為嚙合頻率及其諧波構(gòu)成的載波信號；二為低頻成分的幅值和相位變化所構(gòu)成的調(diào)制信號；三為泵工作時產(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，計算公式【1】為：
f 轉(zhuǎn)動＝n×i /60
其中：n：高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；i 為傳動比。
（3）泵工作時產(chǎn)生的激振頻率。計算公式【1】為：
3 技術(shù)難點和研究思路
3.1 技術(shù)難點
由于齒輪組件結(jié)構(gòu)傳動路線復(fù)雜，滑油系統(tǒng)包圍整個齒輪組件，給傳感器的安裝（應(yīng)變片粘貼）和測量導(dǎo)線的引出困難；同時結(jié)構(gòu)空間限制需要設(shè)計專用的引電器滿足工控下的振動實測。在試驗器上實測時，由于試驗器工作大部分在強(qiáng)電下，對測量電路會產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾信號。對測試系統(tǒng)的設(shè)計提出了較高的要求。
3.2 研究思路
通過齒輪組件模態(tài)分析得到各階振動模態(tài)，確定振動測量應(yīng)變片的布置位置。設(shè)計了專用引電器及高溫油下應(yīng)變片貼片工藝確保測量信號的感應(yīng)和傳輸，通過LMS 動態(tài)信號測量分析軟件“LMS Spectral Acquistion”進(jìn)行數(shù)據(jù)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(gòu)建，采用多點激勵單點拾振的方式進(jìn)行模態(tài)敲擊試驗，采用LMS Modal Impact 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用LMS Modal Anasys 進(jìn)行模態(tài)分析。
3.2.2 工控下振動測量
根據(jù)模態(tài)試驗結(jié)果和應(yīng)力集中點進(jìn)行應(yīng)變片布置，在幅板和連接螺栓上貼片。測量采用應(yīng)變電測原理，應(yīng)變片感受旋轉(zhuǎn)部件的變形信號，引電器將該變形信號傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集分析。引電器設(shè)計為4 通道8 點的一個小型引電器，在齒輪傳動系統(tǒng)中的安裝位置見圖1，試驗測試框圖如圖2。
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