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劉愛(ài)軍¹　肖富英²

（1.湖南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院；2.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院）

摘　要：通過(guò)測(cè)量冷酸軋機(jī)鋼帶生產(chǎn)線上軸承在異常情況下的振動(dòng)速度,在振動(dòng)異常原因不明的情況下,對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了頻譜分析。同時(shí)與軸承外圈、內(nèi)圈與滾動(dòng)體特征頻的計(jì)算結(jié)果相結(jié)合,判斷出故障的原因以及部位。經(jīng)過(guò)停機(jī)檢查后,確認(rèn)測(cè)點(diǎn)4處軸承外圈嚴(yán)重點(diǎn)蝕。從而說(shuō)明頻譜分析結(jié)果的正確性。

1　引言

我國(guó)某大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè),其主要生產(chǎn)工藝型式以熱軋為主,而大型軋機(jī)是鋼材生產(chǎn)線上重點(diǎn)設(shè)備。但由于軋機(jī)大部分處于惡劣的運(yùn)行環(huán)境中,不利于機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)與維護(hù),建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難度非常大,所以生產(chǎn)線系統(tǒng)故障時(shí)有發(fā)生。設(shè)備的日常維護(hù)和安裝調(diào)試過(guò)程中,經(jīng)常遇到因劇烈振動(dòng)而無(wú)法正常生產(chǎn)的情況,而振動(dòng)的原因錯(cuò)綜復(fù)雜,僅靠耳聽(tīng)、手摸的原始方法,很難全面準(zhǔn)確的分析判斷故障的原因。采用先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù),通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)掌握各類設(shè)備在一定時(shí)期的運(yùn)行狀態(tài),為從事設(shè)備維護(hù)、安裝、調(diào)試的工程技術(shù)人員提供一套完整的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)資料,根據(jù)這些資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,可以準(zhǔn)確的分析判斷故障原因,合理的安排維修計(jì)劃,從而避免因突發(fā)故障而造成經(jīng)濟(jì)損失,確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2　試驗(yàn)裝置及數(shù)據(jù)采集

2.1電機(jī)軸承振動(dòng)傳感器的布置

6個(gè)振動(dòng)速度傳感器安裝在電機(jī)軸承的1、2測(cè)點(diǎn)處,每個(gè)測(cè)點(diǎn)采用三個(gè)傳感器測(cè)量水平、垂直以及軸線方向的速度,其具體布置示意圖,如圖1所示。

經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子更換處理后,機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)保持了短期的穩(wěn)定,即呈快速劣化趨勢(shì)。至9月27日檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn),機(jī)組振動(dòng)已出現(xiàn)較大變化,如表所示。

從測(cè)點(diǎn)2瓦振動(dòng)狀況看,振動(dòng)最大仍為軸向,已嚴(yán)重超標(biāo),且垂直方向較水平方向大。僅依據(jù)振動(dòng)水平及方向性,按常規(guī)的診斷方法分析,可能聯(lián)軸器存在嚴(yán)重不對(duì)中,即轉(zhuǎn)子更換過(guò)程中破壞了聯(lián)軸器原有對(duì)中精度,且基座可能存在松動(dòng)。但從振動(dòng)譜圖分析,譜圖特征與前明顯不同。軸向振動(dòng)主振頻率為82.1Hz,單峰突出,能量集中,非轉(zhuǎn)頻及倍頻激振頻率。可見(jiàn),與轉(zhuǎn)子更換前相比,測(cè)點(diǎn)2軸瓦強(qiáng)烈振動(dòng)的故障原因明顯不同。可以推斷,電機(jī)振動(dòng)劣化的直接原因可能與減速機(jī)元件故障激振的傳遞有關(guān)。考慮到傳動(dòng)部分各級(jí)軸轉(zhuǎn)頻及齒輪嚙合頻率在譜圖識(shí)別上具有較強(qiáng)的確定性,因此,軸承故障激振成為分析的重點(diǎn)。

從測(cè)點(diǎn)3、4的振動(dòng)譜圖(見(jiàn)圖2、3)分析,82.1Hz及其倍頻成份豐富,雖然振動(dòng)幅值相對(duì)較小,但譜圖包含明顯的故障信息。根據(jù)滾動(dòng)軸承振動(dòng)特征,軸承振動(dòng)在界面遞上具有較強(qiáng)的衰減性,故障激振在機(jī)殼的振動(dòng)速度值反映不很明顯,可通過(guò)頻譜分析來(lái)判定軸承故障及類型。

根據(jù)軸承故障特征頻率的理論計(jì)算方法,可算出其軸承故障特征頻率。根據(jù)公式、給合軸承型號(hào)及運(yùn)動(dòng)參數(shù),軸承故障特征頻率進(jìn)行如下計(jì)算(參見(jiàn)軸承示意圖4):

型號(hào)為3538(雙列向心球面滾子軸承)高速軸軸承故障特征頻率計(jì)算:

d=37.5mm,D=225mm,n=19(粒),fr=9.8Hz,∂=10.25’。可以得出:f外=82.16Hz;f內(nèi)=106.1Hz;f滾=35.8

對(duì)照軸承故障特征頻率計(jì)算值,可以看出,高速軸軸承外圈故障特征頻率與激振頻率極為接近,可以推論,高速軸軸承存在故障。

分析認(rèn)為,高速軸軸承故障在機(jī)組的響應(yīng)隨剛性及傳遞方式不同存在明顯差異。電機(jī)負(fù)荷端在剛度上為機(jī)組的薄弱環(huán)節(jié),對(duì)激勵(lì)較敏感,響應(yīng)強(qiáng)烈。電機(jī)負(fù)荷端強(qiáng)烈振動(dòng)的直接原 因?yàn)檩S承故障激振,間接原因?yàn)闄C(jī)座可能存在松動(dòng)、剛性差。

3　處理措施及效果

按上述診斷分析,2005年10月19日開(kāi)始對(duì)機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢查。發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)4軸承外圈嚴(yán)重點(diǎn)蝕,高速齒輪存在磨損,聯(lián)軸器滾珠及滾道磨損,電機(jī)負(fù)荷端基座存在松動(dòng)。此次檢修對(duì)故障軸承,高速齒輪軸及滾珠聯(lián)軸器一并進(jìn)行了更換,基礎(chǔ)螺栓進(jìn)行了緊固。處理后,機(jī)組振動(dòng)明顯下降,其中測(cè)點(diǎn)2軸向振動(dòng)由原來(lái)的23.2mm/s下降至4.0mm/s,軸承故障頻率及齒輪嚙合故障頻率得到消除。

來(lái)源：《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》

（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）