汽车变速器齿轮故障诊断方法探索

2020-02-16卞国胜

设备管理与维修 2020年24期

卞国胜

（坤泰车辆系统（常州）有限公司，江苏常州 213000）

0 引言

近年来，随着经济社会的快速发展，汽车逐步成为人们主要的代步工具，汽车的需求量逐年增加。在汽车的运行过程中，变速器齿轮故障常常是由于汽车运行环境、操作条件等造成的，具体表现为变速箱内齿轮轴承等的故障，一旦出现将会影响行车的安全性。因此，汽车变速器齿轮故障诊断成为重点的问题，相关人员需掌握变速器齿轮故障的表现，利用各种故障诊断与判别方式，及时排除齿轮故障，提高汽车整体性能。

1 汽车变速器齿轮故障的诊断方法

1.1 磨损残余物分析方式

1.1.1 基本概述

在汽车的运行过程中，内部的很多零部件如齿轮会出现严重磨损。如果发生了变速器齿轮磨损现象，有关人员可以从润滑油中分离出相应的磨损残留物。在汽车变速器齿轮故障的诊断过程中，磨损残余物的分析主要是要对润滑油中的各种磨损残余物成分进行检验，结合检验数据结果与分析结果，从中得到变速器齿轮磨损的具体情况。在磨损残余物分析诊断方式下，变速器齿轮磨损情况能直观地呈现在相应数据中，有关维修人员可以充分利用这些数据信息来制定维修策略，及时更换存在磨损现象的齿轮。

1.1.2 实际诊断方法

在实际工作中，润滑油残余物分析诊断方式是一种便捷的诊断汽车变速器齿轮磨损的方法，也是一种最为简单、基础的故障诊断方式。在具体应用过程中，相关人员需对润滑油中的残余物进行检测，从而获得相应数据，如润滑油浑浊度等，进而更为准确地掌握变速器齿轮的磨损情况。在汽车变速器磨损残余物的分析过程中，通过收集其在工作状态下残余物的产生情况，能够获得更为全面的残余物信息，而所获得的这些信息同样可以被用于变速器齿轮故障的处理。油样分析是一种磨损物诊断方式，能够全面掌控汽车零部件齿轮磨损机理，进一步获得全面的汽车变速器齿轮磨损信息。在汽车的使用过程中，如果长期应用这种诊断方式，将有助于新技术、新产品的应用[1]。

1.2 振动检测技术诊断法

振动检测技术诊断法是汽车变速器齿轮故障诊断中一种有效技术，在具体应用过程中主要是全面检测设备的振动参数、特征，根据所获得的检测结果全面把控设备的运行状态、故障信息。在汽车运行过程中，振动参数具有明显的多样性，测振防范具有在线性与无损性，因此，这些特性使得在实际的振动检测过程中，能够进行振动监测诊断，获得详细、全面的振动信息。汽车变速器齿轮如果出现表面失效的问题，将会在运行过程中表现为异常振动与噪声。应用振动检测技术能够在汽车的运行中提取出相应的振动信号，进而结合变速箱频率来进行测量参数、传感器的科学选择；为在振动检测的过程中获得全部数量的振动信号、变速箱齿轮状态信号，需保障振动测量点选择的合理性。通常情况下，在振动检测技术的应用中，测量点多为能够全面反映变速箱齿轮状态的振动敏感点、与诊断核心部分距离较近的关键点、易出现劣化现象的易损点[2]。振动检测技术的优势主要体现在其可以实时、直观、准确地反映机械（设备）的动态变化特征、运动过程，检测更为便捷与高效。

1.3 声发射技术诊断法

声发射技术诊断法需要利用专业的仪器来完成相应的检测与诊断工作，具体来说，主要是借助于专业仪器来进行声发信号的检测与分析。随着汽车的运行，变速箱齿轮长期处于高速旋转的状态下，使得其在运行过程中常常伴随着热弯曲、不对称等情况，而这会增加转子碰撞的概率，在金属内部的晶格会出现重新排列、滑移的情况。在这一系列的过程中，能量呈现出明显变化，而能量的释放最终表现为弹性波的释放过程，而此能量释放过程必然伴随着声发射信号的出现[3]。变速箱齿根会存在疲劳应力的作用，一旦其所遭受的疲劳应力超过了自身的极限，将会造成疲劳裂纹的出现。随着汽车的使用，这些裂纹将呈现出明显的扩展趋势，而此过程必然伴随着声发射信号的出现。在声发射检测技术的应用过程中，由于系统内包含了数据采集模块，此模块不仅可以进行基本的数据采集，还能够进行数据的转换、整合与利用，进而利用专业的计算机系统来进行这些数据的处理，实现对汽车变速箱尺寸的全面监测。在此监测过程中，即使是十分微弱的信号，也能够采集到相应的数据，在一定程度上可以保障行车的安全性。在声发射技术诊断的过程中，发射源形状、波形变化、传播路径等都存在一定的区别，因此该方法用于汽车变速器齿轮故障的诊断时需要消除背景噪声干扰。

1.4 光纤传感技术诊断法

随着技术的进步，光纤技术逐步被应用于很多领域，也被有效地用于汽车变速器齿轮的故障诊断。该方法以光纤作为光波传播媒介，在其传播过程中，温度、湿度、磁场与电磁波等外界因素会对传播产生一定的干扰与影响，相应地光纤中的光强、频率、波长与相位等光波参数也将发生一定变化，而这种特性使得在故障诊断中能够将其作为传感器来进行故障的检测[4]。在汽车运行过程中，如果发生了变速器齿轮故障，变速器齿轮的温度、频率等参数会出现异常波动，而这种波动信息将会反馈给光纤传感器，实现电压信号向电流信号的转换，同时计算机系统能够通过对这些信号的接收与判定来进行故障原因的分析、故障定位。与其他的诊断技术相比，光纤传感技术下的灵敏度更高，绝缘性能较好、抗干扰能力强。

1.5 人工神经网络技术诊断法

现阶段，随着信息时代的到来，信息技术、智能技术等逐步被应用于各个领域，改变着生产生活的方方面面。在汽车变速器齿轮故障的诊断中，人工神经网络技术诊断是一种新型的诊断技术，具有一定的智能化特征。在具体应用过程中，它主要是利用箱体的振动加速度信号的时域、频域等特征来进行故障情况的判定。由于变速箱的型号、传感器的安装位置有所不同，使得故障诊断的特征参数会随之出现明显的变化。汽车变速箱结构复杂，加剧了特征参数与安装位置映射关系的复杂性，使得故障的判定与分析更加困难。当前，智能化是故障诊断技术发展的主要趋势，人工神经网络正是在此基础上出现的，实现了人脑的数学抽象，使得人工神经网络系统能够具备一定的联想、组织、记忆与自学习、自适应能力。在汽车变速器齿轮故障的诊断过程中，人工神经网络主要是利用专家系统来提取相应的故障问题，进而将故障信息与专家系统中的相应描述、表现进行对比，进行故障的自我诊断与分析。具体来说，利用专家解决问题来训练神经网络获取相应的知识信息，采用的是隐式表示神经网络组织，自动产生的知识能够用网络结构与权值加以呈现，将同一问题的若干知识置于同一网络中，使得系统在故障的分析与处理过程中能够充分利用自动获取与联想推理的能力来进行[5]。