汽车变速器齿轮故障诊断方法探讨

　　1、引言

　　众所周知，不管是汽车的运行条件、还是运行环境，都极为特殊；行驶的汽车，因换挡极为频繁，致使变速箱中的齿轮、轴及轴承经常性地出现故障。根据相关统计表明，在所有汽车故障当中，因齿轮失效导致汽车变速器产生故障的要占到60%左右。变速器齿轮失效，主要表现为齿面磨损过度、点蚀剥落严重及因过度弯曲引起断齿等现象。在工作条件良好状况下，有关过度弯曲而引起断齿这种现象比较少出现，但这种现象只要产生，就可以比较容易判断出来；因此，随着不断发展的汽车技术，对变速器进行故障诊断，尤其是进行齿轮故障诊断，更是变得越来越重要。基于此，以下就几种常见的汽车变速器齿轮故障诊断的方法进行一些探讨。

　　2、磨损残余物分析诊断方法

　　对于汽车变速箱齿轮而言，其最为主要也是最为常见的失效形式就是磨损失效；汽车在运行过程中，若出现齿面磨损，则可以在润滑油中找到这些磨损的残余物；对于磨损残余物分析诊断方法来讲，其对机器失效有关信息的快速获取，主要是基于对机械零部件磨损残余物在润滑油中残余物含量的测定来完成的。当前进行测定的主要有三种方法：①对残余物进行直接检查，以及通过对润滑油浑浊度变化、电感的变化以及油膜间隙内电容的测定来快速获得有关零件失效的重要信息；②收集残余物，例如，应用特殊的过滤器或者磁性探头等来把工作表面因疲劳而形成的大块剥落物收集起来；③油样分析；这种分析技术，对于机械磨损部位和过程的研究、磨损机理的研究以及磨损失效类型的研究均具有重要的意义；它可基于不解体、不停机这种状态来诊断故障和全程监测机械设备的进行状态；此外，这种油样分析技术又可分为两种类型：第一，分析油样本身的化学物理性能；第二，磨屑监测技术，也就是对油液中的不溶解物质进行分析的一种技术。实践表明，应用磨损残余物故障这种分析方法来对变速器中的磨损类型故障进行检测诊断，是相当有效的；相比于其他故障诊断方法，诸如振动诊断方法，这种诊断方法在对磨损类型故障诊断方面，更具有优势，因而对汽车变速器磨损故障进行判断的有力手段就是磨损残余物分析诊断方法。

　　3、振动检测技术诊断法

　　有关机械振动信号，这是当前诊断技术采用最多的一种信号，这主要是基于由振动所产生的机械损坏具有相当高的比率；根据相关资料可知，由机械振动而带来的机械故障超过三分之二；此外，最容易获得的振动信号，是来自机械运转中所产生的，而且在振动信号中，还具有数量众多的能对机械设备状态进行反映的信号，通过振动的异常可把许多机械故障反应出来。振动检测技术诊断法，主要是基于对设备振动参数及特征的检测，来对设备状态和故障进行分析的一种方法。因为振动不仅具有参数多样性和广泛性，而且还具有测振方法的在线性和无损性，因而进行机械设备故障诊断的首选方法就是这种机械设备振动监测诊断法。汽车变速箱齿轮若出现表面失效，则在运行中，将有与正常齿轮啮合不一样的振动和噪音产生出来。根据振动检测技术，把行驶汽车的振动信号测取出来，就可结合变速箱频率来对测量参数及传感器进行选择；为把足够数量顺利检测到，又可把变速箱齿轮状态信号进行真实反映，对于振动测量点就要进行恰当的选择；一般把那些能够全面反映变速箱齿轮振动状态的的振动敏感点作为测量点，此外，还把与诊断核心部分距离最近的关键点以及极易产生劣化现象的易损点作为测量点，这样可最大限度确保进行振动信号测量的高效性和有效性。对于振动检测技术诊断法，不仅可实时、直观地体现机械动态特征及其变化过程，而且还可准确地体现机械动态特征和运动过程，再加上这种方法在应用上的简单实用，故这种故障诊断方法在实际当中得到了极为广泛的应用。

　　4、声发射技术诊断法

　　这种诊断方法，就是应用仪器进行检测、对声发射信号进行分析和利用的一种故障诊断方法。对汽车变速箱齿轮而言，因其的高速旋转，致使运行中不可避免地产生热弯曲、不对称等现象，带来转子碰撞，故在金属以内的晶格，将出现重新排列或滑移，此过程因能量发生变化，变化的能量将通过弹性波这种形式来进行释放，这就形成了声发射信号；接着基于数据采集模块来采集、转换、存储声发射检测数据，再通过电脑来实时分析和处理数据，从而来实现对汽车变速箱齿轮的在线监测，这样对于那些微弱故障信号也可进行准确捕捉，从而能把汽车运行的安全性进行有效提高。但因受声发射源的不同形状、波形变化以及波的不同传播途径等等因素的影响，应用这种信号来对结构内部缺陷变化进行判断，一定要应用专门技术，来把背景噪声的干扰排除掉。声发射监测这种检测方法，具有无损动态检测特点，但它又不同于其他无损检测方法，因声发射信号是产生于外部条件的作用下，故对于那些缺陷变化，相当敏感，对于那些微米数量级的显微裂纹的扩展和发生的相关信息，可以轻而易举地检测出来，故具有极高的灵敏度。

　　5、光纤传感技术诊断法

　　这种故障诊断方法，主要是基于光纤对一些特定的物理量所具有的敏感性，来把外界物理量向可进行直接测量的信号进行转换的一种汽车变速器齿轮故障诊断方法。就光纤而言，不仅可直接作为光波的直接传播媒质，而且光纤传播中的光波，其特征参数会因外界因素的影响而产生变化，故可把光纤当作传感元件来对各种物理量进行探测。对于光纤传感器而言，因具有极高的灵敏度、超强的抗电磁干扰能力、超好的电绝缘性急耐腐蚀等等优点，故在汽车这个行业也受到了极为普遍的应用。当前，光纤传感技术已朝着智能化、功能化及集成化等方向快速发展着，可以预见，随着科技的不断发展，这种故障诊断方法将在汽车变速器齿轮故障诊断中将得到越来越广泛的应用。