Feldiagnos av växellådor med ljud- och vibrationsanalys
Volvo Powertrain i Köping tillverkar växellådor till tunga fordon, som lastbilar och bussar. Varje tillverkad växellåda provkörs innan den levereras till kund, det vill säga till något av de bolag inom koncernen som slutmonterar växellådan i fordonet.Provkörningen innehåller ett antal olika automatiserade funktionstester, exempelvis test av oljetryck och test av mjukvaran i växellådans styrbox. Förutom dessa genomförs även ett manuellt kvalitetstest. Den person som provkör växellådan försöker höra eventuella missljud. Ett typiskt fel som upptäcks på detta sätt är ojämnheter på kugghjulen, exempelvis att en av kuggarna har blivit skadad under tillverkningen. En nackdel med att manuellt lyssna efter fel är att nivån för vad som är acceptabelt blir subjektiv. Det är dessutom svårt att på detta sätt avgöra exakt var i växellådan felet sitter, vilket kan leda till att fel komponent byts ut och kasseras vid justering. Efter varje justering krävs en ny provkörning och växellådan kan inte godkännas förrän rätt komponenten är utbytt.Målet med examensarbetet har varit att utveckla ett system som kan detektera fel automatiskt genom att mäta ljud och vibrationer i växellådan. Det är också önskvärt att direkt kunna isolera felkällan till en specifik del av växellådan. Genom att veta på vilket kugghjul felet sitter underlättas justeringen av växellådan, vilket både sparar tid och minskar kassationskostnader.Arbetet har delats in tre huvuddelar: analys, utveckling av mjukvara och utveckling av mätsystem. Första delen var en matematisk analys av hur bidraget från olika rörliga delar i växellådan kan isoleras ur ljud- och vibrationssignaler. För att åstadkomma detta beräknas ett antal tidsmedelvärden på sensorsignalen.Andra delen innebar att utveckla den programvara som sköter felanalysen och validera den. Den tredje delen var att bygga och testa själva mätsystemet och ta fram programvara som styr mätningen och kommunicera med växellådans datorsystem. Feldetekteringssystemet behöver vara snabbt och kunna diagnostisera fel från korta mätserier. Det innebär en extra utmaning eftersom långa mätserier är att föredra speciellt om felen som ska detekteras är små.Resultaten från försöken är lovande och möjligheterna för att utveckla ett komplett system är goda. I undersökningen har felaktiga lådor detekterats och en god felisolering har uppnåtts. I det nuvarande utvecklingsfasen detekterar och isolerar diagnosprogrammet kuggfel på alla axlar.Ytterligare provkörning av växellådor med samma typ av fel behövs dock för att verifiera metoden. Analysprogrammet bör också byggas ut till att omfatta fler typer av fel än de som hittills varit möjligt att arbeta med. Även lagerfel kan detekteras med den utvecklade metoden men det har inte kunnat utvärderas på grund av bristande data.Vi rekommenderar att företaget färdigställer testsystemet då utsikterna för att kunna införa ett automatiskt, kostnadseffektivt och väl fungerande kvalitetskontrollsystem är mycket goda.