鋁箔冷軋機減速箱在線診斷

周根榮，林 素，韓 健

（乳源東陽光優艾希杰精箔有限公司，廣東韶關 512721）

1 設備概況

鋁箔冷軋機主要用于軋制鋁箔類產品，是生產線上不可或缺的一部分。鋁箔軋機機械傳動的核心部件就是減速箱，減速箱一旦出現故障將造成長時間故障停機和重大以上故障的發生，停產或減產的直接經濟損失不可估量，維修成本也大幅增加。對以往減速箱故障停機原因進行分析，均體現在軸承和齒輪故障方面，所以安裝在線振動分析系統是監測減速箱穩定運行的前提工作。

以1550 高速鋁箔冷軋機主傳動減速箱為例，2021 年7 月安裝國內某知名品牌的振動監測系統，并于同月投入使用（圖1）。該減速箱額定轉速405 /900 r/min 高低速二級變速平行軸減速箱，一級減（增）數級傳動比2.676 （慢擋）/1.193 （快擋），二級分齒級傳動比1。1#軸為電機輸入軸，2#軸為下工作輥輸出軸，3#軸為上工作輥輸出軸，1#、2#、3#軸承兩端共6 套軸承承載負荷，軸承型號均為240 kbe3601 +L/240 *360 *170 （NSK）。軸承座部位共安裝4 個維克松786 A-4 K 型號測點，設定采集器采集一組頻率為2 h一次，每一組采集一段時域波形進行分析。

圖1 冷軋機減速機

2 在線診斷

2021 年12 月，1550 高速鋁箔冷軋機工段負責人反饋高速軋制生產條件下主傳動減速箱振動噪聲大，減速箱蓋安裝面個別螺絲松動和齒輪油滲漏情況，機械工程師針對以上問題進行了分析。

2.1 振動加速度總值分析

減速機齒輪箱測點加速度總值整體稍高，3#軸輸出端尤為明顯，加速度高點可達60 m/s2左右（圖2）。

圖2 3#軸高頻加速度趨勢（0.1～20000 Hz）

2.2 時域波形分析

齒輪箱各測點加速度時域波形可見沖擊調制特征，3#軸輸出端測點尤為明顯，且沖擊具有領先性，沖擊幅值可達319 左右，顯著高于其他測點（圖3）。研判沖擊特征始發于減速機3#軸輸出端，且在齒輪箱各測點存在傳遞。

圖3 2#、3#軸輸入4A128K 加速度波形采樣值的多時域多頻譜圖（0.1～20000 Hz）

2.3 頻譜波形分析

比對1#、2#軸及3#軸測點加速度同時刻頻譜波形，可見3#軸輸出端2000 Hz 低頻段內除高速級嚙合頻率能量與1#、2#軸相似外，2000 Hz 頻段內存在規律性譜線特征，且8000～20000 Hz 高頻段范圍底部噪聲能量較高（圖4）。

圖4 2#、3#軸輸入4A128K 加速度波形采樣值的多頻譜波形（0.1～20000 Hz）

查看低速擋位下3#軸位置加速度頻譜可見2 種規律性譜線成分，3#軸軸承內圈特征頻率及諧波成分并帶有轉頻邊帶，同步軸嚙合頻率470.947 Hz 帶有少量同步軸轉頻邊帶。其中，傳動比2.676（慢擋），高速軸轉頻13.867 Hz、2/3 軸轉頻5.176 Hz，63.721 Hz 為三軸軸承內圈缺陷特征頻率，470.947 Hz 為同步軸嚙合頻率（圖5）。

圖5 3#軸輸出6H1024K 加速度波形采樣值（0.1～20000 Hz）

2.4 加速度頻譜分析

通過對二級嚙合所在低頻段范圍500 Hz 中心頻率附近進行包絡解調可見同步軸轉頻（5.176 Hz）及諧波成分，同步軸齒面早期磨損（圖6）。

圖6 3#軸輸出6H1024K 加速度的包絡解調圖（20000 Hz）

通過對5000 Hz 以上高頻段噪聲能量帶包絡解調，可見軸承內圈特征頻率（68.701 Hz）及諧波成分，且帶有三軸轉頻（5.176 Hz）邊帶特征，指向3#軸軸承內圈損傷，因所在頻段較高、且主要以高頻噪聲帶結構為主，研判與軸承潤滑不良引起內圈磨損相關（圖7）。

圖7 3#軸輸出6H1024K 加速度（20000 Hz）的包絡解調圖

2.5 診斷預判

通過多種工具進行診斷分析，判定為3#軸軸承潤滑不良導致內圈滾道磨損。根據集中齒輪油潤滑方式，供油較難出現潤滑不良特征，結合設備結構推斷可能為定位套走位或跑圈等原因導致油孔油量減少產生的繼發性損傷。隨后要求專業點檢工程師每天現場進行點檢，每天查看在線振動分析系統數據信號，跟蹤信號特征，對比沖擊幅值，適時安排計劃停機檢修時間。

3 檢修調整

（1）2023 年1 月，檢修期間對該裝置進行開蓋檢查，經檢查確認，為減速機3#軸輸出端定位套走位，油孔偏斜，導致3#軸承軸承潤滑不良，內圈滾道點蝕磨損（圖8）。隨后進行維護，更換了軸承和恢復定位。

圖8 減速機3 軸輸出端軸承并及時調整。

（2）通過加速度總值趨勢觀察，機組維護后，3#軸輸出端高頻加速度總值大幅下降，下降至前期1/3。選取機組維護前后3#軸輸出端6H 測點高頻加速度多趨勢、多頻譜圖比對發現，維護后加速度時域波形沖擊特征消失，基帶能量大幅下降，頻譜中高頻段底部噪聲能量消失（圖9）。

圖9 3#軸輸出6H128K 加速度多趨勢圖（0.1～2000 Hz）

4 效果驗證

通過對鋁箔冷軋機減速機在線診斷工作的開展，在以下3 個方面獲得成效：

（1）能快速判定檢修前后狀態、能準確預判劣化程度和準確定位劣化部位，合理安排好停機檢修調整。已診斷出潤滑孔不通暢或錯位、軸承定位套磨損、齒面點蝕、軸承劃痕等多項案例，因降低維修成本和減少停機時間直接或間接為企業帶來經濟效益100 多萬元。

（2）通過輔助分析，了解不同工藝產品對其沖擊的影響程度

（3）為企業培養了診斷分析工程技術人才。