某型船用傳動(dòng)齒輪箱振動(dòng)模態(tài)的試驗(yàn)與分析

作者：時(shí)間：2013-02-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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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(dòng)小、噪聲低[1 ] ,齒輪箱能否正常工作會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作特性,齒輪箱本身的振動(dòng)以及由軸系傳來(lái)的齒輪的振動(dòng)都是產(chǎn)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(jí)傳動(dòng)齒輪箱存在著較大的振動(dòng)和噪聲,表現(xiàn)為振動(dòng)量級(jí)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(guò)對(duì)該型艦船齒輪箱箱體的模態(tài)對(duì)比測(cè)試,測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)了某型艦船齒輪箱產(chǎn)生噪聲振動(dòng)的故障原因,并采取了相應(yīng)的措施,排除了故障。

1 齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)分析

從故障齒輪箱中錄取信號(hào),經(jīng)數(shù)字信號(hào)分析,從中提取故障信息,是機(jī)器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的有效方法[2 ,3 ] 。振動(dòng)信號(hào)的結(jié)構(gòu)成分反映齒輪箱的振動(dòng)特征及故障性質(zhì)。為此,通過(guò)對(duì)同型的兩座齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)的拾取及分析對(duì)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(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)布置在齒輪箱體罩殼軸承測(cè)溫計(jì)的凸臺(tái)上,測(cè)點(diǎn)如圖1 所示。

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圖1 齒輪箱測(cè)點(diǎn)布置

同時(shí),還用聲級(jí)計(jì)測(cè)試空氣噪聲,并分析其頻譜,比較其與箱體振動(dòng)的相關(guān)性。主要測(cè)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(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀和QUEST MODEL 1800 聲級(jí)計(jì)。從齒輪箱的振動(dòng)頻譜圖分析,其振動(dòng)頻譜的主頻率為二級(jí)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(dòng)頻譜的主頻率一致,也是二級(jí)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(lái)源于齒輪機(jī)組的異常振動(dòng)。從故障齒輪箱的加速度振動(dòng)幅值(見圖2) 和正常齒輪箱的加速度振動(dòng)幅值(見圖3) 比較來(lái)看,故障齒輪箱上的23 # 軸承處振動(dòng)強(qiáng)烈和噪聲較大,該軸承為齒輪箱的主監(jiān)控測(cè)點(diǎn)。齒輪箱振動(dòng)的原因可能是在齒輪嚙合傳動(dòng)中,當(dāng)齒輪、軸承存在集中缺陷、分布缺陷或齒輪所在軸彎曲時(shí),將產(chǎn)生轉(zhuǎn)頻調(diào)制嚙合頻率的現(xiàn)象。如果軸嚴(yán)重彎曲或者齒輪或軸承嚴(yán)重故障而導(dǎo)致振動(dòng)能量異常大時(shí),齒輪嚙合傳動(dòng)中的異常振動(dòng)會(huì)激勵(lì)起傳動(dòng)箱體的固有頻率。另外,齒輪箱體本身的振動(dòng)以及由軸系傳來(lái)的齒輪的振動(dòng)都是產(chǎn)生輻射噪聲的主要根源,有必要對(duì)齒輪箱進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)與分析。

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圖2 故障齒輪箱振動(dòng)加速度