2024-12-02
目前減速機(jī)軸承的故障診斷技術(shù)手段較多，其中以振動(dòng)診斷技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，效果較為顯著
起重機(jī)用于物料的搬運(yùn)作業(yè)，減速機(jī)是起重機(jī)日常點(diǎn)檢維護(hù)的重要部位
一
某廠140t鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)采用2臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)2臺(tái)減速機(jī)
圖1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
二
2.1 常用術(shù)語(yǔ)說(shuō)明
加速度時(shí)域波形：機(jī)械振動(dòng)的時(shí)間函數(shù)，橫坐標(biāo)為時(shí)間
，縱坐標(biāo)為振動(dòng)加速度振幅，用以描述振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。加速度頻譜：將時(shí)域波形進(jìn)行傅里葉變換，把信號(hào)分解為許多諧波分量
，用其振幅和相位來(lái)表征各次諧波，并按其頻率的高低排列呈譜狀。橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為加速度振幅頻譜包絡(luò)解調(diào)：在調(diào)頻信號(hào)中
峭度：無(wú)量綱參數(shù)，反映隨機(jī)變量分布特性的數(shù)值統(tǒng)計(jì)量
2.2 振動(dòng)異常的發(fā)現(xiàn)
2022年1月檢測(cè)發(fā)現(xiàn)1臺(tái)140t起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)右側(cè)減速機(jī)振動(dòng)異常
圖2 右側(cè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)水平方向振動(dòng)加速度時(shí)域波形
2.3振動(dòng)異常原因分析
在頻域進(jìn)行分析
，左側(cè)減速機(jī)振動(dòng)正常，觀察其時(shí)域波形如圖3，無(wú)明顯的沖擊，頻譜如圖4存在一級(jí)嚙合頻率209 Hz及4次諧波的尖峰，說(shuō)明一級(jí)齒輪嚙合產(chǎn)生的振動(dòng)是主要振源，屬正常圖譜。再觀察右側(cè)減速機(jī)振動(dòng)異常的加速度頻譜，如圖5，與左側(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)中心頻率2400Hz
，帶通寬度500Hz位置異常突出，懷疑為故障激起了某一部件的固有頻率。對(duì)該頻率段進(jìn)行包絡(luò)解調(diào)見(jiàn)圖6
，發(fā)現(xiàn)存在頻率為31.250 Hz的基波尖峰及諧波，說(shuō)明故障頻率為31.50Hz。
圖3 左側(cè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)水平方向振動(dòng)加速度時(shí)域波形
圖4 左側(cè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)水平方向振動(dòng)加速度頻譜
圖5 右側(cè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)水平方向振動(dòng)加速度頻譜
經(jīng)過(guò)收集減速機(jī)的輸入額定轉(zhuǎn)數(shù)
、各軸軸承型號(hào)及各級(jí)齒輪齒數(shù)等信息，公式計(jì)算出減速機(jī)各部件的故障頻率見(jiàn)表1，比對(duì)發(fā)現(xiàn)故障特征頻率31.250Hz與減速機(jī)1軸軸承的滾動(dòng)體故障頻率32.593Hz極為接近。因?yàn)檎駝?dòng)檢測(cè)過(guò)程中，設(shè)備的輸入轉(zhuǎn)數(shù)與額定值會(huì)存在一定的誤差，同時(shí)振動(dòng)信號(hào)也會(huì)受到各種信號(hào)的調(diào)制，以及計(jì)算誤差等都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算值與實(shí)際值存在較小的差異，且其他部件的故障特征頻率都與該頻率存在較大的差異，所以認(rèn)為31.250Hz是檢測(cè)到的調(diào)心輥?zhàn)虞S承(型號(hào)22222CA/W33)的滾動(dòng)體故障頻率。
圖6 右側(cè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)水平方向振動(dòng)加速度包絡(luò)解調(diào)譜
表1 140t主起升機(jī)構(gòu)減速機(jī)振動(dòng)診斷參數(shù)表
2022年2月定修
，打開(kāi)減速機(jī)端蓋檢查軸承，由于空間狹小不能直接觀察到軸承情況，但發(fā)現(xiàn)油液污染嚴(yán)重，軸承較臟，如圖7。在更換了潤(rùn)滑油后振動(dòng)加速度幅值和加速度峭度有所下降
圖7 開(kāi)窺視孔及軸承端蓋檢查情況
在故障沒(méi)有確認(rèn)和解決的情況下，采取監(jiān)護(hù)運(yùn)行措施
，每3天實(shí)施1次振動(dòng)監(jiān)測(cè)，整理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)相同工況下加速度和速度有效值在允許值內(nèi)且變化不大，加速度峭度指標(biāo)上下浮動(dòng)與載荷大小正相關(guān)，且變化較大。包絡(luò)譜中31.250Hz幅值呈現(xiàn)緩慢爬升趨勢(shì)。參考前1次開(kāi)端蓋檢查情況綜合判斷，軸承缺陷可繼續(xù)監(jiān)護(hù)運(yùn)行。三
、故障確認(rèn)5月設(shè)備年修期間，對(duì)疑似存在缺陷的右側(cè)減速機(jī)解體檢查
，打開(kāi)減速機(jī)上蓋，吊出減速機(jī)1軸，仔細(xì)檢查軸承后確認(rèn)1軸驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承(型號(hào)：22222CA/W33)的3個(gè)滾動(dòng)體發(fā)生疲勞脫落，如圖8，內(nèi)外圈滾道及保持架無(wú)可見(jiàn)損傷。因準(zhǔn)備充分，當(dāng)天更換了高速軸軸承，故障排除。
圖8 滾動(dòng)體疲勞剝落
四
、滾動(dòng)體剝落故障原因分析該軸承使用時(shí)間約4年
，滾動(dòng)體數(shù)量為18個(gè)，其中有3個(gè)滾動(dòng)體出現(xiàn)表面剝落，分布在軸承的0°、90°、230°位置，剝落長(zhǎng)度分別占到滾動(dòng)體接觸帶周長(zhǎng)的1/5、1/10、1/20，觀察滾動(dòng)體表面剝落的部位均位于與內(nèi)外圈接觸區(qū)域五、結(jié)語(yǔ)
診斷案例證明了運(yùn)用振動(dòng)診斷技術(shù)實(shí)施周期性的振動(dòng)監(jiān)測(cè)
， 是起重機(jī)關(guān)鍵減速機(jī)健康監(jiān)測(cè)的有效技術(shù)手段，其特點(diǎn)是具有在早期檢測(cè)出軸承異常的能力，可以確定具體損傷部位并對(duì)損傷的程度作出量化分析。由于優(yōu)點(diǎn)突出，振動(dòng)診斷法在軸承故障診斷中得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)在減速機(jī)的日常維護(hù)中，需定期檢測(cè)潤(rùn)滑油，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行更換，良好的潤(rùn)滑能有效地延長(zhǎng)減速機(jī)軸承的使用壽命。【作者】
馬廣程 歐冶工業(yè)品股份有限公司
姜永富 寶山鋼鐵股份有限公司 上海寶鋼國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易有限公司
肖仕富、李坦
、王會(huì)明 寶山鋼鐵股份有限公司 武漢鋼鐵有限公司來(lái)源：《寶鋼技術(shù)》
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