半自磨減速機(jī)故障診斷

李聲旭，謝昌俊

（江西銅業(yè)集團(tuán)貴溪冶煉廠，江西貴溪335400）

半自磨減速機(jī)故障診斷

李聲旭，謝昌俊

（江西銅業(yè)集團(tuán)貴溪冶煉廠，江西貴溪335400）

半自磨減速機(jī)是磨機(jī)傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，由于受循環(huán)沖擊載荷影響，故障率較高，使用振動檢測儀可以對減速機(jī)故障發(fā)生過程進(jìn)行趨勢監(jiān)控，由事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性維修。

減速機(jī)；趨勢；頻譜；振動分析

0 前言

江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠是目前國內(nèi)最大的煉銅工廠，選礦車間每年處理銅渣150萬噸，年產(chǎn)銅3萬噸。選礦車間核心設(shè)備球磨及半自磨的運(yùn)行率直接影響車間的生產(chǎn)，其減速機(jī)的正常運(yùn)行是半自磨運(yùn)行率的保證，為此，使用振動檢測儀對減速機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行趨勢監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的預(yù)防性維修。

1 振動監(jiān)測

（1）振動監(jiān)測位置。振動分析法是對設(shè)備產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行采集、數(shù)據(jù)處理，生成振幅、趨勢、頻譜、相位及相關(guān)圖譜，根據(jù)以上信息對設(shè)備故障進(jìn)行分析診斷。它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中運(yùn)用最有效、最廣泛的方法，同時也是大型機(jī)組故障診斷的主要方法。半自磨減速機(jī)是磨機(jī)傳動系統(tǒng)的主要部件，承受低速循環(huán)重載沖擊，一旦減速機(jī)出現(xiàn)故障就會影響整條生產(chǎn)線。減速機(jī)易出現(xiàn)故障的部位主要是軸承。半自磨減速機(jī)配置及各測點(diǎn)分布見圖1。

（2）減速器參數(shù)。輸入軸轉(zhuǎn)速1484 r/min，齒輪對數(shù)24/57、16/50，輸入軸轉(zhuǎn)頻24.7 Hz，一級齒輪嚙合頻率593.6 Hz，二級齒輪嚙合頻率166.7 Hz，

（3）輸入軸軸承FAG22326CAME4C3參數(shù)。

圖1 減速機(jī)配置及測點(diǎn)分布圖

內(nèi)圈故障頻率=r/60×1/2×n（1+d/D×cosα）≈218 Hz

外圈故障頻率=r/60×1/2×n（1-d/D×cosα）≈140 Hz

滾動體故障頻率=r/60×1/2×D/d×［1-（d/D）2×cos2（α）］≈60 Hz

保持架外圈故障頻率=r/60×1/2×（1-d/D×cosα）≈10 Hz

其中r為軸承轉(zhuǎn)速，n為滾珠個數(shù)，d為滾動體直徑，D為軸承節(jié)徑，α為滾動體接觸角。

2 診斷分析

（1）故障現(xiàn)象。自2015年1月開始，1#半自磨主減速機(jī)輸入軸3#、4#測點(diǎn)出現(xiàn)異常，振動值呈上升趨勢，為了不造成非計(jì)劃性停機(jī)，保證生產(chǎn)組織的計(jì)劃性，對減速機(jī)安排特護(hù)點(diǎn)檢。3月17日起3#，4#，6#測點(diǎn)開始發(fā)出尖銳的噪聲，但根據(jù)生產(chǎn)需求未能停機(jī)檢查，繼續(xù)加強(qiáng)點(diǎn)檢跟蹤。3月29日使用軸承聽診儀聽到3#，4#，6#測點(diǎn)處噪聲更加劇烈，尤其是4#測點(diǎn)，但振動數(shù)值有所下降。

（2）診斷分析。由于4#測點(diǎn)振動值上升最為顯著，因此以4#測點(diǎn)為例進(jìn)行故障分析。圖2、圖3分別是4#測點(diǎn)垂直方向的峭度和加速度幅值趨勢圖。

從圖2、圖3可以看出，4#測點(diǎn)加速度值和峭度值從1月20日開始就有了上升趨勢，說明故障已經(jīng)有了早期的跡象；3月20日以后加速度值和峭度值又逐漸回落，表示該部位出現(xiàn)了較明顯的問題。

圖2 峭度單趨勢

峭度和加速度幅值趨勢圖可以顯示出故障，但無法確定故障的信號源，齒輪和軸承有故障都會出現(xiàn)上述情況。為確定故障發(fā)生的具體部位，需要對測點(diǎn)的時域波形圖（圖4）、倒頻譜圖（圖5）、頻譜圖做進(jìn)一步的分析診斷。

圖3 加速度單趨勢

圖4 時域波形

圖5 倒頻譜

從圖4可以看出，4#測點(diǎn)振動有沖擊信號，間隔周期約41.016 ms，頻率為24.38 Hz；圖5顯示較為突出的也是41.016 ms，頻率為24.38 Hz，與減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)頻24.7 Hz對應(yīng)，判定故障位置在減速機(jī)輸入軸。為分清是軸承還是齒輪故障，需要通過功率譜圖圖6進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖6顯示頻率為一級齒輪嚙合頻率593.6 Hz及其諧波2975 Hz，且邊頻很少，可以得出輸入軸齒輪副沒有明顯損傷；另一個突出的頻率1487.5 Hz，目前無法斷定，極有可能是某部件的共振頻率，因?yàn)閹状螜z修前后該頻率一直存在。峰值最高的頻率為3700 Hz，以轉(zhuǎn)頻24.4 Hz調(diào)制頻率向兩邊擴(kuò)散，頻率3700 Hz只在這次監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，3月12日前后都沒有出現(xiàn)，分析可能是軸承的固有頻率。幅值較小的頻率437.5 Hz有很多高次諧波且伴隨轉(zhuǎn)頻邊帶（有24.4 Hz轉(zhuǎn)頻調(diào)制更加說明故障在輸入軸上），437.5 Hz、875 Hz、1312.5 Hz……分別是內(nèi)圈故障頻率218 Hz的2倍、4倍、6倍……的頻率。為更清楚地了解內(nèi)圈故障頻率及其邊帶，通過細(xì)化437.5 Hz頻率簇（圖7），發(fā)現(xiàn)437.5 Hz頻率兩邊分別是（437.5-24.4）Hz和（437.5+24.4）Hz，斷定故障源為4#測點(diǎn)軸承。

圖6 功率譜

圖7437 .5 Hz頻率簇細(xì)化譜

3 檢修驗(yàn)證

停機(jī)解體發(fā)現(xiàn)4#測點(diǎn)軸承內(nèi)圈有點(diǎn)狀剝落（圖8），驗(yàn)證了診斷分析；停機(jī)前使用軸承聽診儀判斷，感覺滾動體出現(xiàn)故障，實(shí)際驗(yàn)證滾動體并無明顯故障（圖9）。

圖8 軸承內(nèi)圈點(diǎn)狀剝落

圖9 軸承滾動體

聲音來源的誤判，是因?yàn)閮?nèi)圈和滾動體旋轉(zhuǎn)傳遞的作用。更換軸承后，振動異常消失。

4 結(jié)語

在軸承損傷近極限處時的檢修，沒有給設(shè)備造成較大的故障和損失，充分發(fā)揮了軸承的壽命。通過振動分析與故障診斷，能保證設(shè)備合理使用和適時安排檢修。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與振動的分析工作，能有效地提高設(shè)備管理水平，由事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性維修，減少備件及維護(hù)成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

〔編輯 李波〕

TH132.46

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.36