設備典型故障診斷分析與處理

吳西華

（東營東康人造板有限公司，山東東營 257091）

0 引言

某公司引進德國年產10 萬立方米中密度纖維板生產線。該生產線設備精良，自動化程度高，堅固耐用。在設備運行過程中，出現泵類、聯軸器、同步帶輪等方面的典型故障。這些故障分屬設計缺陷、互換匹配及材料選型等方面，通過診斷分析，采取簡單可行的維修方案，節約成本，提高了設備運行效率。

1 導熱油泵主軸前移

這是一種典型的因設計缺陷造成的設備故障。

1.1 故障現象

導熱油泵是熱壓機供熱二次循環系統的關鍵設備，用來驅動來自熱能中心的熱導熱油進入熱壓機，為熱壓機工作提供熱量；從熱壓機出來的經熱量交換后的冷導熱油回到熱能中心有機載體熱油爐加熱到一定溫度，經導熱油泵再次進入熱壓機供給熱量，從而形成封閉循環系統，節約資源（圖1）。導熱油泵在運行過程中，泵體中出現異響，振動大，電機過載。拆卸泵體發現泵軸上的軸用彈性擋圈從擋圈槽中脫出，泵軸連帶葉輪整體前移，與泵體內膛接觸，葉輪摩擦泵體內膛。在高速運轉中，泵體內產生劇烈振動和異響。

圖1 導熱油泵裝配

1.2 故障診斷分析

導熱油泵在高速運轉過程中，產生向前的軸向力，使泵軸產生前移的趨勢。軸用彈性擋圈隨泵軸一起前移，由于受軸承1和軸承2 的阻滯。在持續軸向力的作用下，軸用彈性擋圈發生變形，隨著持續振動，進一步變形、松動，從泵軸上的擋圈槽中脫出。在高速運轉中，泵軸帶動葉輪整體前移，與泵體內膛接觸造成嚴重摩擦，產生劇烈振動和異響，電機過熱過載停機。

1.3 處理措施

經拆卸，分析泵軸的制作工藝和裝配位置，測量軸承壓蓋內膛有效長度為11 mm，確認軸用彈性擋圈設計不合理（圖2）。綜合考慮，將軸用彈性擋圈去掉，在Φ40 mm 泵軸上加工M40×1.5 mm 細絲螺紋至擋圈槽處，再加工2 個5 mm 厚的鎖緊螺母來定位軸承，新結構牢固可靠（圖3）。這種方式依據的是雙螺母鎖緊原理，兩螺母擰緊后，螺母之間產生軸向力，使螺母與M40 螺紋之間的摩擦力增大而防止螺母自動松脫，同時兩螺母并用，強度高，能有效抵抗軸向作用力。

圖2 原傳動軸裝配

圖3 新傳動軸裝配

導熱油泵由彈性擋圈改為雙鎖緊螺母后，安裝使用至今，油泵運行平穩，未出現過泵軸前移類似故障。

2 聯軸器螺栓拆斷

這是一種典型的因互換匹配不合理引發的設備故障。

2.1 故障現象

萬向聯軸器安裝于鋪裝成型線橫截鋸422 加速皮帶驅動輥與減速機之間（圖4）。減速機由SEW 公司生產，型號為K96L132M，功率11 kW，減速比i=13.9。減速機通過萬向聯軸器驅動加速皮帶運輸機，加速時常速往復運行，故扭矩大、效率高。在皮帶運輸機運行過程中，萬向聯軸器與皮帶運輸機驅動輥聯接處劇烈晃動，其聯接用的鉸制孔用螺栓經常松動或折斷。重新緊固或更換新的螺栓后，又頻繁松動或折斷，不僅疲于維修，而且嚴重影響生產正常運行。

圖4 萬向聯軸器連接

2.2 故障診斷分析

該萬向聯軸器是前不久剛更換安裝投用的，經拆卸發現減速機端軸套法蘭與聯軸器法蘭緊固螺栓孔均為Φ17 mm，而驅動輥端軸套法蘭的緊固螺栓孔為Φ18 mm，用于聯接的螺栓為Φ17 mm 鉸制孔用螺栓（圖5）。Φ17 mm 孔與Φ17 mm 鉸制孔用螺栓屬于H7/m6 過度配合，這種配合的螺栓抗扭矩強，同時兼具抗擠壓和抗剪切作用，當聯接件有相對滑動時，能依靠其本身的抗剪切作用防止滑動。當萬向聯軸器緊固后，減速機端與聯軸器端法蘭螺栓孔均為Φ17 mm，采用Φ17 mm 鉸制孔用螺栓聯接，配合緊密，聯接性好。而聯軸器端法蘭與驅動輥端軸套法蘭螺栓孔分別為Φ17 mm、Φ18 mm，相差1 mm，采用Φ17 mm 鉸制孔用螺栓聯接，間隙大，配合性和聯接性差。

圖5 原驅動端軸套裝配

在設備運行過程中，減速機端與聯軸器端聯接性好，正常運轉，而聯軸器端與驅動輥端配合性和聯接性差，運轉出現先后差異。當減速機運轉時，鉸制孔用螺栓與聯軸器端法蘭配合好，聯軸器和鉸制孔用螺栓首先一起轉動。鉸制孔用螺栓與驅動輥端軸套法蘭配合差，致使驅動輥滯后轉動，加之驅動輥軸套法蘭與鉸制孔用螺栓1 mm 間隙的存在，運轉又時快時慢，扭矩大，先動的聯軸器和鉸制孔用螺栓就頻繁沖擊后動的驅動輥端法蘭，造成聯軸器與驅動輥聯接處明顯晃動，造成鉸制孔用螺栓松動。同時后動的驅動輥端法蘭與先動的聯軸器端法蘭如形成一把剪刀，頻繁剪切鉸制孔用螺栓，導致鉸制孔用螺栓折斷。

2.3 處理措施

拆卸萬向聯軸器與驅動輥連接鉸制孔用螺栓，將軸套從驅動輥上卸下，保持驅動輥軸套法蘭緊固螺栓孔Φ18 mm 尺寸不變，將萬向聯軸器端的連接法蘭緊固螺栓孔由原Φ17 mm 加工至Φ18 mm，螺栓孔公差H7，且保證連接法蘭孔間距不變（圖6）。重新制作Φ18 mm 的鉸制孔用螺栓，連接萬向聯軸器與驅動輥，緊固力矩295 N·m。安裝后經調試，萬向聯軸器與驅動輥運行平穩，無晃動現象。

圖6 新驅動端軸套裝配

自改造維修后近2 年，鉸制孔用螺栓再未出現松動或折斷現象。

3 同步帶輪磨損故障

這是一種典型的因材料選用不當造成的設備故障。

3.1 故障現象

生產線板材橫向鋸臺上設置3 臺鋸組，用于將板材鋸為規定尺寸的兩部分。在其上方設置1 臺推板器，當板材從生產線進入橫向鋸臺后，推板器前行推動板材通過3 臺鋸組分割成型。推動推板器前進的驅動力來自一組同步帶輪，這組同步帶輪為從動輪，主動輪由減速機驅動，通過同步帶來帶動從動輪運轉，實現推板器前進、后退往復運行。在生產過程中發現同步帶輪打滑，推板器行動遲緩，板材前進中跑斜，造成對角線偏差超出標準要求。

3.2 故障診斷分析

為減輕設備重量，同步帶輪材料采用鋁合金，尺寸Φ170×65 mm，傳動軸為碳鋼材料（圖7）。拆卸后發現，同步帶輪Φ35 mm內孔磨損，內徑大于轉動軸直徑約5 mm，呈不規則圓孔；鍵槽磨圓，呈圓弧狀；傳動軸卻完好無損。為便于拆卸，傳動軸與同步帶輪內孔配合設計為間隙配合。由于推板器驅動力大，動作往復頻繁，運行后傳動軸與同步帶輪內徑之間的間隙引起相互滑動，造成摩擦；長時間摩擦，同步帶輪內徑逐漸變大。加之同步帶輪材料為鋁合金，較傳動軸硬度軟。長時間運行后，同步帶輪內孔因摩擦逐漸擴大，成橢圓狀，鍵槽逐漸成圓弧狀，同步帶輪與傳動軸之間間隙隨之擴大，在運行過程中同步帶輪轉動，傳動軸產生打滑，轉動滯后，引起推板器行動遲緩，造成板材在前進中跑斜，造成對角線偏差超標。

圖7 原橫截鋸同步帶輪

3.3 處理措施

鑒于推板器負荷大，啟停動作頻繁，又同步帶輪材料為鋁合金，不耐磨。為達到既使用可靠并耐磨，又減輕重量的目的，將同步帶輪內徑由原Φ35 mm 擴孔至Φ85 mm，增設1 個用45#鋼熱處理調質后加工的軸套（圖8）。軸套的內徑Φ35 mm，鍵槽10 mm，公差H7，與傳動軸配合；軸套的外徑Φ85 mm，與同步帶輪配合。軸套通過4 個M12 內六角螺栓與同步帶輪連接。

圖8 新橫截鋸同步帶輪

同步帶輪經維修改造后，推板器運行平穩，使用2 年未出現任何磨損現象，有效保證了生產的正常運行。

4 結論

以上各類設備故障是各行各業同類設備運行中常見故障的縮影，具有共性和典型性，以最低的維修成本得以徹底解決，有效延長了設備的使用壽命，保障了生產線的正常運行。