新式作业器械运转轴损裂问题探讨

　　扭拒和转速信号的测试本文采用存储式扭拒测量装置（装甲兵工程学院机械系机电室研制），同时测量动态扭矩和转速。采样频率、放大倍数可根据需要设定，存储量大。可连续记录40min数据。测试完毕后通过计算机串口把测试数据传输到计算机。

　　传动轴转速的测量光电转速传感器用于测量传动轴的转速，每转一周对应产生一个5V的脉冲。应用所研制的扭矩测试系统，在该工程车进行作业时，所测扭拒和转速曲线如所示。

　　该工程机械使用6缸直列四冲程发动机，*高转速2700r/min，使用转速2500r/min，作业转速2100r/min2500r/min，额定功率120kW.功率测试系统的采样频率设为2kHz（采样频率可调，在单片机ADC转换控制寄存器中设置）。通过计算转速信号之间的平均间隔时间，再知道采样频率值就可以计算出转速值，计算公式如下：n=60t=60N

　　1f=60fN=60200052=2307.69r/m式中：t曲轴转速信号的平均时间间隔；f采样频率；N相邻两条转速信号之间的采样点数；n曲轴的平均转速。可见实际测量转速2307.69r/m，在该工程机械的作业转速的范围之内。

　　传动轴扭拒的测量及数据分析滤除转速信号后可以得到该工程机械的扭拒波形曲线，试验分别测量了工程机械道路行驶和作业两种工况下的扭拒波形曲线。在两种工况下，扭矩都表现出很强的交变特征。而且交变扭矩的幅值，几乎接近其平均值。下面对两种工况下的扭矩信号进行了傅立叶谱分析。其频谱分析结果，分别与0.

　　两种工况下的谱的位置分布并无明显的不同，不同的是作业时频率波动比行驶时大，并且，82Hz处的峰值高于62.5Hz处的峰值。前面已经得到实际测量转速为2307.69r/m，则发动机转速信号的频率为：2307.69%60=38.46Hz该工程机械使用6缸直列四冲程发动机，在曲轴旋转两圈的时间内，每个汽缸按工作顺序完成进气、压缩、作功、排气四个工作过程。故发动机汽缸爆发时对曲轴产生的冲击频率为：38.463=115.38Hz从和0中可以看到，在115.38Hz附近存在较为集中扭矩信号的能量，这与发动机汽缸爆发时对曲轴产生的冲击频率相一致，从而验证了测试结果的正确性。从谱图上看，**个较大峰值处的频率远大于其使用转速所对应的频率，62.5Hz，124Hz，185Hz，250Hz具有谐波特性，因此，这些交变扭矩，极有可能是6缸产生的脉动扭矩的某次谐波分量所引起的。

　　另一方面，在实际工作环境中，该工程机械传动轴旋转弯曲的循环次数为：100h3600s/h115.38Hz=4.15107次因此，每隔100个作业小时传动轴就出现断裂故障的直接原因是：材料强度不够，导致疲劳断裂。

　　结论工程机械传动轴载荷谱包括很多能够反映其故障征兆的有用信息，如何从载荷谱信号中提取故障特征，并建立起从故障到特征参数的映射关系是故障诊断的关键；本文分析了某型工程机械传动轴载荷谱信息，从时、频域上研究了传动轴状态特征参数，找到了传动轴断裂的原因是疲劳断裂，为下一步的改进设计提供了参考依据。