半自磨減速機故障診斷

李聲旭，謝昌俊

（江西銅業集團貴溪冶煉廠，江西貴溪335400）

半自磨減速機故障診斷

李聲旭，謝昌俊

（江西銅業集團貴溪冶煉廠，江西貴溪335400）

半自磨減速機是磨機傳動系統的關鍵設備，由于受循環沖擊載荷影響，故障率較高，使用振動檢測儀可以對減速機故障發生過程進行趨勢監控，由事后維修轉變為預防性維修。

減速機；趨勢；頻譜；振動分析

0 前言

江銅集團貴溪冶煉廠是目前國內最大的煉銅工廠，選礦車間每年處理銅渣150萬噸，年產銅3萬噸。選礦車間核心設備球磨及半自磨的運行率直接影響車間的生產，其減速機的正常運行是半自磨運行率的保證，為此，使用振動檢測儀對減速機運行過程進行趨勢監控，實現對設備故障的預防性維修。

1 振動監測

（1）振動監測位置。振動分析法是對設備產生的振動信號進行采集、數據處理，生成振幅、趨勢、頻譜、相位及相關圖譜，根據以上信息對設備故障進行分析診斷。它是旋轉機械故障診斷中運用最有效、最廣泛的方法，同時也是大型機組故障診斷的主要方法。半自磨減速機是磨機傳動系統的主要部件，承受低速循環重載沖擊，一旦減速機出現故障就會影響整條生產線。減速機易出現故障的部位主要是軸承。半自磨減速機配置及各測點分布見圖1。

（2）減速器參數。輸入軸轉速1484 r/min，齒輪對數24/57、16/50，輸入軸轉頻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。

圖1 減速機配置及測點分布圖

內圈故障頻率=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為軸承轉速，n為滾珠個數，d為滾動體直徑，D為軸承節徑，α為滾動體接觸角。

2 診斷分析

（1）故障現象。自2015年1月開始，1#半自磨主減速機輸入軸3#、4#測點出現異常，振動值呈上升趨勢，為了不造成非計劃性停機，保證生產組織的計劃性，對減速機安排特護點檢。3月17日起3#，4#，6#測點開始發出尖銳的噪聲，但根據生產需求未能停機檢查，繼續加強點檢跟蹤。3月29日使用軸承聽診儀聽到3#，4#，6#測點處噪聲更加劇烈，尤其是4#測點，但振動數值有所下降。

（2）診斷分析。由于4#測點振動值上升最為顯著，因此以4#測點為例進行故障分析。圖2、圖3分別是4#測點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上述情況。為確定故障發生的具體部位，需要對測點的時域波形圖（圖4）、倒頻譜圖（圖5）、頻譜圖做進一步的分析診斷。

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，與減速機輸入軸轉頻24.7 Hz對應，判定故障位置在減速機輸入軸。為分清是軸承還是齒輪故障，需要通過功率譜圖圖6進行進一步分析。

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，因為幾次檢修前后該頻率一直存在。峰值最高的頻率為3700 Hz，以轉頻24.4 Hz調制頻率向兩邊擴散，頻率3700 Hz只在這次監測中發現，3月12日前后都沒有出現，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頻邊帶（有24.4 Hz轉頻調制更加說明故障在輸入軸上），437.5 Hz、875 Hz、1312.5 Hz……分別是內圈故障頻率218 Hz的2倍、4倍、6倍……的頻率。為更清楚地了解內圈故障頻率及其邊帶，通過細化437.5 Hz頻率簇（圖7），發現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#測點軸承。

圖6 功率譜

圖7437 .5 Hz頻率簇細化譜

3 檢修驗證

停機解體發現4#測點軸承內圈有點狀剝落（圖8），驗證了診斷分析；停機前使用軸承聽診儀判斷，感覺滾動體出現故障，實際驗證滾動體并無明顯故障（圖9）。

圖8 軸承內圈點狀剝落

圖9 軸承滾動體

聲音來源的誤判，是因為內圈和滾動體旋轉傳遞的作用。更換軸承后，振動異常消失。

4 結語

在軸承損傷近極限處時的檢修，沒有給設備造成較大的故障和損失，充分發揮了軸承的壽命。通過振動分析與故障診斷，能保證設備合理使用和適時安排檢修。設備狀態監測與振動的分析工作，能有效地提高設備管理水平，由事后維修轉變為預防性維修，減少備件及維護成本，為企業帶來更大的經濟效益。

〔編輯 李波〕

TH132.46

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.36