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故障现象:一辆2003年产丰田普拉多,搭载3RZ型发动机和4挡自动变速器,行驶里程19万km。用户反映该车在以95km/h车速匀速行驶时,转向盘上有明显的振动感。
检查分析:维修人员试车发现,当车速到达95km/h时,转向盘出现明显的振动,但车身其他部位无振感。由于振动可能来自发动机、变速器、分动器、传动轴、轴承、悬架和轮胎等多种振动源,因此打算对它们进行排查是不太明智的。在这种情况下,维修人员选择了使用VA-10型振动频谱分析仪进行辅助检查。
将仪器的传感器磁吸在转向柱的根部(图1),然后进行路试并使故障现象重现。当转向盘的振感出现时,频谱分析仪记录下的频谱分布图(图2)。观察频谱分布图可以看出,振动集中在单一的频率点,这显然属于共振现象。将光标移动到共振点,读取到共振频率为85Hz。从振动频率特性来看,符合这一特点的振动源只有发动机。这是因为发动机曲轴的运动规律比较接近正弦律,因此其频率相对单一,没有过多的谐波。
明确振动源是发动机后,问题集中在了振动的传递途径上。发动机振动传到转向盘的途径主要有2条,一条是从发动机支点通过车身传到转向盘;另一条是通过传动轴及转向节传到转向盘。要消除转向盘的振动,必须切断振动的传导途径。那么究竟那条途径是真正的振动传递途径呢?只有找到它才能有针对性地采取措施。
连接故障诊断仪再次试车,当共振现象出现时观察到发动机转速为1826r/min。3RZ型发动机为4缸发动机,曲轴每旋转1圈有2个气缸做功。将发动机转速除以60得到秒转速为30.4r/s。由于曲轴在一圈内分别受到2个活塞的推动,所以曲轴的振动频率为30.4×2=60.8Hz。从频谱分析仪得到的共振频率为85Hz,与发动机曲轴的振动频率不相等,因此可以排除振动直接从车身传入的可能性。再来看另外一条途径,当车辆以95km/h匀速行驶时,变速器处于4挡,传动比为0.716。发动机曲轴振动通过变速器后传到传动轴,传动轴的振动频率为60.8 0.716=84.9Hz。从转向柱上测量到的共振频率正好接近传动轴的振动频率,这说明发生共振的部位是传动轴。如果能够消除传动轴的共振,问题便可以得到解决。
故障排除:更换前传动轴,试车确认故障彻底排除。
回顾总结:机械振动在车身中是多途径传播的,有时只凭经验和感觉,即使问题摆在面前也难以直击要害。对于经验少的人更是如此。作为维修人员要善于利用各种检测手段来证实自己的判断,而不应一味地靠换件来缩小故障范围。对于某些贵重零件,往往还需要订货,而从其他进厂维修的车辆上拆换零件也有失职业道德,所以在这种情况下换件法更加不可取。
检查分析:维修人员试车发现,当车速到达95km/h时,转向盘出现明显的振动,但车身其他部位无振感。由于振动可能来自发动机、变速器、分动器、传动轴、轴承、悬架和轮胎等多种振动源,因此打算对它们进行排查是不太明智的。在这种情况下,维修人员选择了使用VA-10型振动频谱分析仪进行辅助检查。
将仪器的传感器磁吸在转向柱的根部(图1),然后进行路试并使故障现象重现。当转向盘的振感出现时,频谱分析仪记录下的频谱分布图(图2)。观察频谱分布图可以看出,振动集中在单一的频率点,这显然属于共振现象。将光标移动到共振点,读取到共振频率为85Hz。从振动频率特性来看,符合这一特点的振动源只有发动机。这是因为发动机曲轴的运动规律比较接近正弦律,因此其频率相对单一,没有过多的谐波。
明确振动源是发动机后,问题集中在了振动的传递途径上。发动机振动传到转向盘的途径主要有2条,一条是从发动机支点通过车身传到转向盘;另一条是通过传动轴及转向节传到转向盘。要消除转向盘的振动,必须切断振动的传导途径。那么究竟那条途径是真正的振动传递途径呢?只有找到它才能有针对性地采取措施。
连接故障诊断仪再次试车,当共振现象出现时观察到发动机转速为1826r/min。3RZ型发动机为4缸发动机,曲轴每旋转1圈有2个气缸做功。将发动机转速除以60得到秒转速为30.4r/s。由于曲轴在一圈内分别受到2个活塞的推动,所以曲轴的振动频率为30.4×2=60.8Hz。从频谱分析仪得到的共振频率为85Hz,与发动机曲轴的振动频率不相等,因此可以排除振动直接从车身传入的可能性。再来看另外一条途径,当车辆以95km/h匀速行驶时,变速器处于4挡,传动比为0.716。发动机曲轴振动通过变速器后传到传动轴,传动轴的振动频率为60.8 0.716=84.9Hz。从转向柱上测量到的共振频率正好接近传动轴的振动频率,这说明发生共振的部位是传动轴。如果能够消除传动轴的共振,问题便可以得到解决。
故障排除:更换前传动轴,试车确认故障彻底排除。
回顾总结:机械振动在车身中是多途径传播的,有时只凭经验和感觉,即使问题摆在面前也难以直击要害。对于经验少的人更是如此。作为维修人员要善于利用各种检测手段来证实自己的判断,而不应一味地靠换件来缩小故障范围。对于某些贵重零件,往往还需要订货,而从其他进厂维修的车辆上拆换零件也有失职业道德,所以在这种情况下换件法更加不可取。