某型發(fā)動機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，故障診斷需同時進行時域與頻域分析。因此，對齒輪進行模態(tài)試驗和工控下實測其振動進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電下，對測量電路會產(chǎn)生強烈的干擾信號。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
對齒輪進行模態(tài)試驗，采用LMS Modal Geometry 軟件進行模型構(gòu)建，采用多點激勵單點拾振的方式進行模態(tài)敲擊試驗，采用LMS Modal Impact 軟件進行數(shù)據(jù)采集，用LMS Modal Anasys 進行模態(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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