棒材軋機減速機軸承故障診斷

賈維龍，簡彥成

（馬鞍山馬鋼華陽設備診斷工程有限公司，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

軋機是棒材生產(chǎn)線中重要的組成部件，軋機的安全運行直接影響到棒材線的運行狀況。所以對于軋機的狀態(tài)監(jiān)測十分重要，軋機主要有齒輪、軸承等關鍵部件，其中軸承故障占軋機故障的60%左右。對于軋機而言，軸承的運行狀況直接影響軋機的安全可靠運行。軸承故障又可以分為軸承內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障和保持架故障，其中軸承內(nèi)、外圈故障一般都有一段時間的發(fā)展過程，保持架的故障由于能量小、頻率低，初期很難監(jiān)測到，但保持架的損壞發(fā)展速度很快，一旦保持架出現(xiàn)故障，多數(shù)情況下會造成軸承抱死，嚴重影響設備的安全運行，所以對于保持架的故障監(jiān)測尤為重要。

1 棒材軋機的結(jié)構(gòu)特點與參數(shù)

棒材線軋機采用的是平—立交替串列式軋機，其中1#～6#為粗軋，7#～12#架軋機為中軋機，13#～16#軋機為精軋機，馬鋼棒材14#架于2021 年1 月份改造完成，軋機改為臥式、立式兩臺機組，根據(jù)生產(chǎn)需要，分別使用臥式軋機或立式軋機。14#架臥式軋機傳動結(jié)構(gòu)與參數(shù)見圖1、表1。

表1 減速箱參數(shù)

圖1 機組結(jié)構(gòu)

2 故障診斷分析

2.1 對振動數(shù)據(jù)進行分析

該軋機于1 月份剛改造完成，電機、減速箱都更換為新設備，對于14#架臥式軋機初始測試振動較小，在3 月份、4 月份周期測試中，減速箱振動速度有效值基本維持在1 mm/s 左右，運行基本正常，因現(xiàn)場定修結(jié)束，為了解設備檢修后狀態(tài)，對檢修后各架軋機進行振動測試，通過測試數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)此次14#架臥式軋機振動存在明顯上升（表2）。

表2 14#臥式架軋機振動速度、加速度有效值

2.2 對振動頻譜波形進行分析

對各測點數(shù)據(jù)進行分析，振動主要能量為497.188 Hz 和427.5 Hz（圖2），根據(jù)提供數(shù)據(jù)計算，497.188 Hz 為一級齒輪嚙合能量，427.5 Hz 為二級齒輪嚙合能量，對比以往周期測試數(shù)據(jù)可以看出：①一級齒輪嚙合能量明顯增大，二級齒輪嚙合能量略有變大；②速度頻譜中低頻段能量譜線豐富，存在規(guī)律性等間隔的特征頻率。

圖2 減速機輸入軸水平（3H）振動速度頻譜圖

對輸入軸軸向振動速度頻譜進行分析，可以看到在低頻段有一段等間隔的頻率，間隔頻率為7.813 Hz（圖3）。在另一段輸入軸軸向振動速度頻譜中，低頻段頻譜中存在明顯的7.813 Hz頻率且有2 倍、3 倍諧波能量（圖4）。

圖3 減速機輸入軸軸向（3A）振動速度頻譜圖

圖4 減速機輸入軸軸向（3A）振動速度頻譜圖

根據(jù)提供的參數(shù)，計算出輸入軸軸承的頻率（表3）：頻率7.813 Hz 接近軸承保持架頻率，170.625 Hz 接近軸承外圈故障頻率，判斷輸入軸軸承存保持架和外圈存在缺陷，考慮到軸承保持架發(fā)展迅速，所以建議現(xiàn)場盡快安排檢修，更換減速機軸承。

表3 軸承故障頻率Hz

3 檢修驗證

現(xiàn)場根據(jù)診斷結(jié)果，立即安排檢修，在7 月25 日對設備進行解體檢修，打開發(fā)現(xiàn)輸入軸軸承嚴重損壞，軸承保持架和外圈都存在碎裂，輸入軸軸頸磨損嚴重（圖5、圖6）。

圖5 輸入軸軸承損壞

圖6 輸入軸軸頸磨損

4 總結(jié)

4.1 原因分析

軸承保持架破損原因一般有以下6 種：

（1）軸承潤滑不足。潤滑油缺失或加油不到位（循環(huán)油的流量小或管道堵塞等）；潤滑油或脂干掉，沒有及時添加（維護保養(yǎng)），潤滑油或脂用的標號不對。

（2）軸承的沖擊負載。沖擊負載中激烈的振動產(chǎn)生滾動體對保持架的撞擊。

（3）軸承的清潔度。軸承在軸承箱內(nèi)密封不好，有粉塵進入，滾動體與保持架的磨擦，從而使保持架損壞。

（4）在軸承保持架選材時錯誤。各種保持架材料有一定的耐溫性和轉(zhuǎn)速的要求，選材不合適也是保持架損壞的原因。

（5）安裝問題。軸承安裝不正確，在安裝時就損傷保持架。

（6）其他原因，如：聯(lián)軸器不對中產(chǎn)生軸承歪斜，受力不均；皮帶安裝過緊；環(huán)境問題等，都有可能損壞軸承或保持架。

4.2 總結(jié)

通過這次全過程的測試檢修發(fā)現(xiàn)：

（1）保持架的故障缺陷能量不大，在軋機設備里由于信號成分多且復雜，分析難度大。在分析數(shù)據(jù)時，需要對測試信號仔細甄別，同時注意與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，對于突然出現(xiàn)的能量頻率，需要特別關注。

（2）保持架的故障缺陷劣化速度很快，因為保持架在軸承部件中不屬于受力部件，一旦出現(xiàn)損傷則損壞過程很快，極易造成嚴重的設備事故，對此類故障需要重點關注。