半自磨减速机故障诊断

2016-12-20李声旭谢昌俊

设备管理与维修 2016年11期

关键词：减速机内圈齿轮

李声旭，谢昌俊

（江西铜业集团贵溪冶炼厂，江西贵溪335400）

半自磨减速机故障诊断

李声旭，谢昌俊

（江西铜业集团贵溪冶炼厂，江西贵溪335400）

半自磨减速机是磨机传动系统的关键设备，由于受循环冲击载荷影响，故障率较高，使用振动检测仪可以对减速机故障发生过程进行趋势监控，由事后维修转变为预防性维修。

减速机；趋势；频谱；振动分析

0 前言

江铜集团贵溪冶炼厂是目前国内最大的炼铜工厂，选矿车间每年处理铜渣150万吨，年产铜3万吨。选矿车间核心设备球磨及半自磨的运行率直接影响车间的生产，其减速机的正常运行是半自磨运行率的保证，为此，使用振动检测仪对减速机运行过程进行趋势监控，实现对设备故障的预防性维修。

1 振动监测

（1）振动监测位置。振动分析法是对设备产生的振动信号进行采集、数据处理，生成振幅、趋势、频谱、相位及相关图谱，根据以上信息对设备故障进行分析诊断。它是旋转机械故障诊断中运用最有效、最广泛的方法，同时也是大型机组故障诊断的主要方法。半自磨减速机是磨机传动系统的主要部件，承受低速循环重载冲击，一旦减速机出现故障就会影响整条生产线。减速机易出现故障的部位主要是轴承。半自磨减速机配置及各测点分布见图1。

（2）减速器参数。输入轴转速1484 r/min，齿轮对数24/57、16/50，输入轴转频24.7 Hz，一级齿轮啮合频率593.6 Hz，二级齿轮啮合频率166.7 Hz，

（3）输入轴轴承FAG22326CAME4C3参数。

图1 减速机配置及测点分布图

内圈故障频率=r/60×1/2×n（1+d/D×cosα）≈218 Hz

外圈故障频率=r/60×1/2×n（1-d/D×cosα）≈140 Hz

滚动体故障频率=r/60×1/2×D/d×［1-（d/D）2×cos2（α）］≈60 Hz

保持架外圈故障频率=r/60×1/2×（1-d/D×cosα）≈10 Hz

其中r为轴承转速，n为滚珠个数，d为滚动体直径，D为轴承节径，α为滚动体接触角。

2 诊断分析

（1）故障现象。自2015年1月开始，1#半自磨主减速机输入轴3#、4#测点出现异常，振动值呈上升趋势，为了不造成非计划性停机，保证生产组织的计划性，对减速机安排特护点检。3月17日起3#，4#，6#测点开始发出尖锐的噪声，但根据生产需求未能停机检查，继续加强点检跟踪。3月29日使用轴承听诊仪听到3#，4#，6#测点处噪声更加剧烈，尤其是4#测点，但振动数值有所下降。

（2）诊断分析。由于4#测点振动值上升最为显著，因此以4#测点为例进行故障分析。图2、图3分别是4#测点垂直方向的峭度和加速度幅值趋势图。

从图2、图3可以看出，4#测点加速度值和峭度值从1月20日开始就有了上升趋势，说明故障已经有了早期的迹象；3月20日以后加速度值和峭度值又逐渐回落，表示该部位出现了较明显的问题。

图2 峭度单趋势

峭度和加速度幅值趋势图可以显示出故障，但无法确定故障的信号源，齿轮和轴承有故障都会出现上述情况。为确定故障发生的具体部位，需要对测点的时域波形图（图4）、倒频谱图（图5）、频谱图做进一步的分析诊断。

图3 加速度单趋势

图4 时域波形

图5 倒频谱

从图4可以看出，4#测点振动有冲击信号，间隔周期约41.016 ms，频率为24.38 Hz；图5显示较为突出的也是41.016 ms，频率为24.38 Hz，与减速机输入轴转频24.7 Hz对应，判定故障位置在减速机输入轴。为分清是轴承还是齿轮故障，需要通过功率谱图图6进行进一步分析。

图6显示频率为一级齿轮啮合频率593.6 Hz及其谐波2975 Hz，且边频很少，可以得出输入轴齿轮副没有明显损伤；另一个突出的频率1487.5 Hz，目前无法断定，极有可能是某部件的共振频率，因为几次检修前后该频率一直存在。峰值最高的频率为3700 Hz，以转频24.4 Hz调制频率向两边扩散，频率3700 Hz只在这次监测中发现，3月12日前后都没有出现，分析可能是轴承的固有频率。幅值较小的频率437.5 Hz有很多高次谐波且伴随转频边带（有24.4 Hz转频调制更加说明故障在输入轴上），437.5 Hz、875 Hz、1312.5 Hz……分别是内圈故障频率218 Hz的2倍、4倍、6倍……的频率。为更清楚地了解内圈故障频率及其边带，通过细化437.5 Hz频率簇（图7），发现437.5 Hz频率两边分别是（437.5-24.4）Hz和（437.5+24.4）Hz，断定故障源为4#测点轴承。