某型船用傳動齒輪箱振動模態(tài)的試驗與分析

作者：時間：2013-02-07 來源：網絡

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艦船齒輪箱不僅要求傳遞功率大、體積小、重量輕,還要求其振動小、噪聲低[1 ] ,齒輪箱能否正常工作會影響整個系統(tǒng)的工作特性,齒輪箱本身的振動以及由軸系傳來的齒輪的振動都是產生艦船輻射噪聲的主要根源,繼而直接影響艦船的戰(zhàn)斗力。某型艦船的多輸入雙級傳動齒輪箱存在著較大的振動和噪聲,表現(xiàn)為振動量級超大和有嘯叫聲,這一現(xiàn)象在其它同型齒輪箱中少見,通過對該型艦船齒輪箱箱體的模態(tài)對比測試,測試結果發(fā)現(xiàn)了某型艦船齒輪箱產生噪聲振動的故障原因,并采取了相應的措施,排除了故障。

1 齒輪箱的振動信號分析

從故障齒輪箱中錄取信號,經數(shù)字信號分析,從中提取故障信息,是機器設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的有效方法[2 ,3 ] 。振動信號的結構成分反映齒輪箱的振動特征及故障性質。為此,通過對同型的兩座齒輪箱的振動信號的拾取及分析對比,查找齒輪箱的主要故障源及其傳遞途徑。

在齒輪箱上共布置了六個測點,測點布置在齒輪箱體罩殼軸承測溫計的凸臺上,測點如圖1 所示。

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圖1 齒輪箱測點布置

同時,還用聲級計測試空氣噪聲,并分析其頻譜,比較其與箱體振動的相關性。主要測試儀器有: Kistler 8702250 加速度傳感器、Kistler 5124A 放大器、TEAC TD2135 T 數(shù)據(jù)記錄儀、HP25670 動態(tài)信號分析儀和QUEST MODEL 1800 聲級計。從齒輪箱的振動頻譜圖分析,其振動頻譜的主頻率為二級齒輪副的嚙合頻率及其倍頻。而空氣噪聲頻譜的主頻率與振動頻譜的主頻率一致,也是二級齒輪副的嚙合頻率。由此可以斷定齒輪箱的異常齒輪箱的異常噪聲來源于齒輪機組的異常振動。從故障齒輪箱的加速度振動幅值(見圖2) 和正常齒輪箱的加速度振動幅值(見圖3) 比較來看,故障齒輪箱上的23 # 軸承處振動強烈和噪聲較大,該軸承為齒輪箱的主監(jiān)控測點。齒輪箱振動的原因可能是在齒輪嚙合傳動中,當齒輪、軸承存在集中缺陷、分布缺陷或齒輪所在軸彎曲時,將產生轉頻調制嚙合頻率的現(xiàn)象。如果軸嚴重彎曲或者齒輪或軸承嚴重故障而導致振動能量異常大時,齒輪嚙合傳動中的異常振動會激勵起傳動箱體的固有頻率。另外,齒輪箱體本身的振動以及由軸系傳來的齒輪的振動都是產生輻射噪聲的主要根源,有必要對齒輪箱進行模態(tài)試驗與分析。

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圖2 故障齒輪箱振動加速度