趙立剛等

摘要：本文基于棒材連軋主減速機(jī)的工作原理對(duì)減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)的機(jī)理，以及減速機(jī)的故障特點(diǎn)進(jìn)行研究分析，由于不同的故障引起的不同形式的振動(dòng)，從減速機(jī)外部的傳感器獲取的振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障特征信息進(jìn)行分析，進(jìn)而為診斷減速機(jī)的故障提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：減速機(jī) 齒輪 振動(dòng)測(cè)試 故障診斷

0 引言

石鋼公司軋鋼廠大棒線全線由達(dá)涅利公司設(shè)計(jì)，2004年6月投產(chǎn)運(yùn)行至今。其設(shè)備工藝流程為：加熱爐-軋機(jī)（粗軋-中軋-精軋）-冷床-鋸-成品收集，其中軋機(jī)設(shè)備作為軋鋼工序的核心部分，對(duì)整個(gè)工序產(chǎn)能發(fā)揮起決定性作用。軋機(jī)設(shè)備按照工藝順序分為粗軋、中軋、精軋三個(gè)部分。在軋鋼設(shè)備中，減速機(jī)作為最主要的動(dòng)力傳輸裝置，其機(jī)器故障通常是由振動(dòng)造成的，整條生產(chǎn)線的工作狀況往往受到減速機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響和制約。對(duì)于減速機(jī)來(lái)說(shuō)，其故障主要出現(xiàn)在軸承和齒輪部位。因此，在減速機(jī)出現(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，需要對(duì)減速機(jī)的齒輪進(jìn)行重點(diǎn)分析。在運(yùn)行過(guò)程中，由于齒輪間的正常磨損與疲勞，以及制造、裝配精度比較差等原因，在一定程度上容易造成齒輪發(fā)生故障。齒輪作為一種高度復(fù)雜的成形零件，在機(jī)械加工過(guò)程中，與其它零件相比，無(wú)論是制造，還是裝配精度，齒輪的機(jī)械加工都比較低。隨著現(xiàn)代機(jī)械的廣泛應(yīng)用，對(duì)齒輪的傳動(dòng)提出新的要求：一方面在高速、重載等條件下要求齒輪能夠正常工作；另一方面要求齒輪的工作性能具有更高的平穩(wěn)性和可靠性，以及結(jié)構(gòu)緊湊等，在這種情況下，進(jìn)一步增加了引發(fā)齒輪發(fā)生故障的因素。根據(jù)國(guó)外研究資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障中，齒輪失效占10.3%。因此， 需要不斷提高齒輪傳動(dòng)的可靠性，同時(shí)定期對(duì)機(jī)械設(shè)備中的齒輪進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而在一定程度上確保機(jī)械設(shè)備安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。

1 故障蹤跡分析和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

1.1 減速機(jī)故障蹤跡分析[1]

在石鋼公司軋鋼廠，大棒工序生產(chǎn)線粗軋機(jī)組安裝的減速機(jī)機(jī)組總共5個(gè)，自2014年1月份以來(lái)，在工作過(guò)程中，2號(hào)減速機(jī)組的振動(dòng)比較大，進(jìn)而對(duì)軋機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們初步分析了減速機(jī)振動(dòng)的來(lái)源，如圖1所示，通過(guò)分析可知造成減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)異常的因素是：①軋機(jī)，即負(fù)載傳來(lái)的振動(dòng)；②減速機(jī)的齒輪嚙合和軸承損壞；③電機(jī)和減速機(jī)之間的聯(lián)軸器不對(duì)中，及同軸度誤差超標(biāo)等。

1.2 傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為了對(duì)齒輪機(jī)的故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確定位，需要對(duì)減速機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)加速度進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，以及布置的加速度傳感器測(cè)點(diǎn)，如圖2所示，在高速軸Ⅱ上布置1測(cè)點(diǎn)傳感器，在低速軸Ⅴ上布置2測(cè)點(diǎn)傳感器，同時(shí)測(cè)量水平方向的振動(dòng)情況。測(cè)試參數(shù)為：采樣頻率、分析頻率分別為5120Hz、2000Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為2048。

1.3 測(cè)試儀器介紹

HY-106B測(cè)振儀是一種便攜式振動(dòng)測(cè)量設(shè)備，借助這種測(cè)量設(shè)備，通常情況下，能夠?qū)φ駝?dòng)的加速度、烈度（速度）等進(jìn)行直接的測(cè)量，這種測(cè)量?jī)x器具有較寬的測(cè)量范圍，并且具有最大值保持功能，同時(shí)這種設(shè)備有相應(yīng)的處理軟件，能夠?qū)λ鶞y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于HY-106B振動(dòng)信號(hào)分析儀來(lái)說(shuō)，一般具有8通道，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的擴(kuò)展處理，其最大有32個(gè)通道，能夠?qū)ξ⑿≌駝?dòng)、超強(qiáng)振動(dòng)等實(shí)施測(cè)量，其儲(chǔ)存的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以超過(guò)1000組，該設(shè)備能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行管理，同時(shí)與微機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，進(jìn)而在一定程度上能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，借助處理軟件，能夠?qū)顟B(tài)、趨勢(shì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

2 測(cè)試結(jié)果與故障排除

在減速機(jī)Ⅱ軸（高速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖3所示。在減速機(jī)Ⅱ軸（高速） 設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖4所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖5所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖6所示。

通過(guò)分析，可知測(cè)點(diǎn)1的振動(dòng)加速度為0.5g，并且有上升的趨勢(shì)，明顯超出正常范圍，為進(jìn)一步查明故障原因，通過(guò)頻譜對(duì)測(cè)點(diǎn)1、2進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)時(shí)域波形圖進(jìn)行分析可知，高速軸（測(cè)點(diǎn)1）的時(shí)域振動(dòng)波形存在沖擊信號(hào)，如圖3所示，脈沖間隔0.073s，頻率值13.7Hz。低速軸（測(cè)點(diǎn)2）振動(dòng)波形比較正常，如圖5所示。通過(guò)對(duì)減速機(jī)各測(cè)點(diǎn)頻譜圖進(jìn)行深入分析，可以看出，無(wú)論是高速軸，還是低速軸都存在連續(xù)低分量，如圖4、圖6所示。通過(guò)上述分析，在齒輪嚙合沖擊方面，高速軸（Ⅱ軸）比較大，低速軸（Ⅴ軸）相對(duì)好一些?？梢?jiàn)，齒輪嚙合是減速機(jī)振動(dòng)的主要振源，由軸承故障造成的振動(dòng)相對(duì)較小，結(jié)合前面的分析可以進(jìn)一步判定高速軸齒輪出現(xiàn)問(wèn)題。隨即決定打開(kāi)減速機(jī)東側(cè)觀察孔檢查，發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸錐齒輪斷齒一條，長(zhǎng)度約為齒長(zhǎng)的2/3，相鄰齒同樣位置亦有裂紋（見(jiàn)圖7）。

診斷結(jié)果與實(shí)際故障相符，在隨后的故障處理時(shí)我們更換了該錐齒輪，更換完畢后試車(chē)時(shí)再次對(duì)同一部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)點(diǎn)1，2的振動(dòng)幅度明顯降低，2#減速機(jī)的振動(dòng)明顯減小，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

振動(dòng)監(jiān)測(cè)判斷減速機(jī)故障狀態(tài)是精密點(diǎn)檢參與故障診斷技術(shù)中一次成功的實(shí)踐。本次2#減速機(jī)案例使我們深刻地意識(shí)到設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展的必要性與重要性。由于實(shí)施了有效的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)減速機(jī)設(shè)備狀況進(jìn)行有效的診斷分析，同時(shí)進(jìn)行了預(yù)防和維修，進(jìn)而在一定程度上避免了故障的進(jìn)一步惡化，為棒材正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本次案例為以后的PMS監(jiān)測(cè)工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]易良榘.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]何正嘉.機(jī)械設(shè)備非平穩(wěn)信號(hào)的故障診斷原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]黃永強(qiáng).陳樹(shù)勛.機(jī)械振動(dòng)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

作者簡(jiǎn)介：

趙立剛（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。

劉瑞落（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。endprint

摘要：本文基于棒材連軋主減速機(jī)的工作原理對(duì)減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)的機(jī)理，以及減速機(jī)的故障特點(diǎn)進(jìn)行研究分析，由于不同的故障引起的不同形式的振動(dòng)，從減速機(jī)外部的傳感器獲取的振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障特征信息進(jìn)行分析，進(jìn)而為診斷減速機(jī)的故障提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：減速機(jī) 齒輪 振動(dòng)測(cè)試 故障診斷

0 引言

石鋼公司軋鋼廠大棒線全線由達(dá)涅利公司設(shè)計(jì)，2004年6月投產(chǎn)運(yùn)行至今。其設(shè)備工藝流程為：加熱爐-軋機(jī)（粗軋-中軋-精軋）-冷床-鋸-成品收集，其中軋機(jī)設(shè)備作為軋鋼工序的核心部分，對(duì)整個(gè)工序產(chǎn)能發(fā)揮起決定性作用。軋機(jī)設(shè)備按照工藝順序分為粗軋、中軋、精軋三個(gè)部分。在軋鋼設(shè)備中，減速機(jī)作為最主要的動(dòng)力傳輸裝置，其機(jī)器故障通常是由振動(dòng)造成的，整條生產(chǎn)線的工作狀況往往受到減速機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響和制約。對(duì)于減速機(jī)來(lái)說(shuō)，其故障主要出現(xiàn)在軸承和齒輪部位。因此，在減速機(jī)出現(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，需要對(duì)減速機(jī)的齒輪進(jìn)行重點(diǎn)分析。在運(yùn)行過(guò)程中，由于齒輪間的正常磨損與疲勞，以及制造、裝配精度比較差等原因，在一定程度上容易造成齒輪發(fā)生故障。齒輪作為一種高度復(fù)雜的成形零件，在機(jī)械加工過(guò)程中，與其它零件相比，無(wú)論是制造，還是裝配精度，齒輪的機(jī)械加工都比較低。隨著現(xiàn)代機(jī)械的廣泛應(yīng)用，對(duì)齒輪的傳動(dòng)提出新的要求：一方面在高速、重載等條件下要求齒輪能夠正常工作；另一方面要求齒輪的工作性能具有更高的平穩(wěn)性和可靠性，以及結(jié)構(gòu)緊湊等，在這種情況下，進(jìn)一步增加了引發(fā)齒輪發(fā)生故障的因素。根據(jù)國(guó)外研究資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障中，齒輪失效占10.3%。因此， 需要不斷提高齒輪傳動(dòng)的可靠性，同時(shí)定期對(duì)機(jī)械設(shè)備中的齒輪進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而在一定程度上確保機(jī)械設(shè)備安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。

1 故障蹤跡分析和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

1.1 減速機(jī)故障蹤跡分析[1]

在石鋼公司軋鋼廠，大棒工序生產(chǎn)線粗軋機(jī)組安裝的減速機(jī)機(jī)組總共5個(gè)，自2014年1月份以來(lái)，在工作過(guò)程中，2號(hào)減速機(jī)組的振動(dòng)比較大，進(jìn)而對(duì)軋機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們初步分析了減速機(jī)振動(dòng)的來(lái)源，如圖1所示，通過(guò)分析可知造成減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)異常的因素是：①軋機(jī)，即負(fù)載傳來(lái)的振動(dòng)；②減速機(jī)的齒輪嚙合和軸承損壞；③電機(jī)和減速機(jī)之間的聯(lián)軸器不對(duì)中，及同軸度誤差超標(biāo)等。

1.2 傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為了對(duì)齒輪機(jī)的故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確定位，需要對(duì)減速機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)加速度進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，以及布置的加速度傳感器測(cè)點(diǎn)，如圖2所示，在高速軸Ⅱ上布置1測(cè)點(diǎn)傳感器，在低速軸Ⅴ上布置2測(cè)點(diǎn)傳感器，同時(shí)測(cè)量水平方向的振動(dòng)情況。測(cè)試參數(shù)為：采樣頻率、分析頻率分別為5120Hz、2000Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為2048。

1.3 測(cè)試儀器介紹

HY-106B測(cè)振儀是一種便攜式振動(dòng)測(cè)量設(shè)備，借助這種測(cè)量設(shè)備，通常情況下，能夠?qū)φ駝?dòng)的加速度、烈度（速度）等進(jìn)行直接的測(cè)量，這種測(cè)量?jī)x器具有較寬的測(cè)量范圍，并且具有最大值保持功能，同時(shí)這種設(shè)備有相應(yīng)的處理軟件，能夠?qū)λ鶞y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于HY-106B振動(dòng)信號(hào)分析儀來(lái)說(shuō)，一般具有8通道，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的擴(kuò)展處理，其最大有32個(gè)通道，能夠?qū)ξ⑿≌駝?dòng)、超強(qiáng)振動(dòng)等實(shí)施測(cè)量，其儲(chǔ)存的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以超過(guò)1000組，該設(shè)備能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行管理，同時(shí)與微機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，進(jìn)而在一定程度上能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，借助處理軟件，能夠?qū)顟B(tài)、趨勢(shì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

2 測(cè)試結(jié)果與故障排除

在減速機(jī)Ⅱ軸（高速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖3所示。在減速機(jī)Ⅱ軸（高速） 設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖4所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖5所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖6所示。

通過(guò)分析，可知測(cè)點(diǎn)1的振動(dòng)加速度為0.5g，并且有上升的趨勢(shì)，明顯超出正常范圍，為進(jìn)一步查明故障原因，通過(guò)頻譜對(duì)測(cè)點(diǎn)1、2進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)時(shí)域波形圖進(jìn)行分析可知，高速軸（測(cè)點(diǎn)1）的時(shí)域振動(dòng)波形存在沖擊信號(hào)，如圖3所示，脈沖間隔0.073s，頻率值13.7Hz。低速軸（測(cè)點(diǎn)2）振動(dòng)波形比較正常，如圖5所示。通過(guò)對(duì)減速機(jī)各測(cè)點(diǎn)頻譜圖進(jìn)行深入分析，可以看出，無(wú)論是高速軸，還是低速軸都存在連續(xù)低分量，如圖4、圖6所示。通過(guò)上述分析，在齒輪嚙合沖擊方面，高速軸（Ⅱ軸）比較大，低速軸（Ⅴ軸）相對(duì)好一些。可見(jiàn)，齒輪嚙合是減速機(jī)振動(dòng)的主要振源，由軸承故障造成的振動(dòng)相對(duì)較小，結(jié)合前面的分析可以進(jìn)一步判定高速軸齒輪出現(xiàn)問(wèn)題。隨即決定打開(kāi)減速機(jī)東側(cè)觀察孔檢查，發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸錐齒輪斷齒一條，長(zhǎng)度約為齒長(zhǎng)的2/3，相鄰齒同樣位置亦有裂紋（見(jiàn)圖7）。

診斷結(jié)果與實(shí)際故障相符，在隨后的故障處理時(shí)我們更換了該錐齒輪，更換完畢后試車(chē)時(shí)再次對(duì)同一部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)點(diǎn)1，2的振動(dòng)幅度明顯降低，2#減速機(jī)的振動(dòng)明顯減小，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

振動(dòng)監(jiān)測(cè)判斷減速機(jī)故障狀態(tài)是精密點(diǎn)檢參與故障診斷技術(shù)中一次成功的實(shí)踐。本次2#減速機(jī)案例使我們深刻地意識(shí)到設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展的必要性與重要性。由于實(shí)施了有效的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)減速機(jī)設(shè)備狀況進(jìn)行有效的診斷分析，同時(shí)進(jìn)行了預(yù)防和維修，進(jìn)而在一定程度上避免了故障的進(jìn)一步惡化，為棒材正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本次案例為以后的PMS監(jiān)測(cè)工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]易良榘.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]何正嘉.機(jī)械設(shè)備非平穩(wěn)信號(hào)的故障診斷原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]黃永強(qiáng).陳樹(shù)勛.機(jī)械振動(dòng)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

作者簡(jiǎn)介：

趙立剛（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。

劉瑞落（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。endprint

摘要：本文基于棒材連軋主減速機(jī)的工作原理對(duì)減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)的機(jī)理，以及減速機(jī)的故障特點(diǎn)進(jìn)行研究分析，由于不同的故障引起的不同形式的振動(dòng)，從減速機(jī)外部的傳感器獲取的振動(dòng)信號(hào)對(duì)故障特征信息進(jìn)行分析，進(jìn)而為診斷減速機(jī)的故障提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：減速機(jī) 齒輪 振動(dòng)測(cè)試 故障診斷

0 引言

石鋼公司軋鋼廠大棒線全線由達(dá)涅利公司設(shè)計(jì)，2004年6月投產(chǎn)運(yùn)行至今。其設(shè)備工藝流程為：加熱爐-軋機(jī)（粗軋-中軋-精軋）-冷床-鋸-成品收集，其中軋機(jī)設(shè)備作為軋鋼工序的核心部分，對(duì)整個(gè)工序產(chǎn)能發(fā)揮起決定性作用。軋機(jī)設(shè)備按照工藝順序分為粗軋、中軋、精軋三個(gè)部分。在軋鋼設(shè)備中，減速機(jī)作為最主要的動(dòng)力傳輸裝置，其機(jī)器故障通常是由振動(dòng)造成的，整條生產(chǎn)線的工作狀況往往受到減速機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響和制約。對(duì)于減速機(jī)來(lái)說(shuō)，其故障主要出現(xiàn)在軸承和齒輪部位。因此，在減速機(jī)出現(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，需要對(duì)減速機(jī)的齒輪進(jìn)行重點(diǎn)分析。在運(yùn)行過(guò)程中，由于齒輪間的正常磨損與疲勞，以及制造、裝配精度比較差等原因，在一定程度上容易造成齒輪發(fā)生故障。齒輪作為一種高度復(fù)雜的成形零件，在機(jī)械加工過(guò)程中，與其它零件相比，無(wú)論是制造，還是裝配精度，齒輪的機(jī)械加工都比較低。隨著現(xiàn)代機(jī)械的廣泛應(yīng)用，對(duì)齒輪的傳動(dòng)提出新的要求：一方面在高速、重載等條件下要求齒輪能夠正常工作；另一方面要求齒輪的工作性能具有更高的平穩(wěn)性和可靠性，以及結(jié)構(gòu)緊湊等，在這種情況下，進(jìn)一步增加了引發(fā)齒輪發(fā)生故障的因素。根據(jù)國(guó)外研究資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障中，齒輪失效占10.3%。因此， 需要不斷提高齒輪傳動(dòng)的可靠性，同時(shí)定期對(duì)機(jī)械設(shè)備中的齒輪進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而在一定程度上確保機(jī)械設(shè)備安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。

1 故障蹤跡分析和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

1.1 減速機(jī)故障蹤跡分析[1]

在石鋼公司軋鋼廠，大棒工序生產(chǎn)線粗軋機(jī)組安裝的減速機(jī)機(jī)組總共5個(gè)，自2014年1月份以來(lái)，在工作過(guò)程中，2號(hào)減速機(jī)組的振動(dòng)比較大，進(jìn)而對(duì)軋機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們初步分析了減速機(jī)振動(dòng)的來(lái)源，如圖1所示，通過(guò)分析可知造成減速機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)異常的因素是：①軋機(jī)，即負(fù)載傳來(lái)的振動(dòng)；②減速機(jī)的齒輪嚙合和軸承損壞；③電機(jī)和減速機(jī)之間的聯(lián)軸器不對(duì)中，及同軸度誤差超標(biāo)等。

1.2 傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為了對(duì)齒輪機(jī)的故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確定位，需要對(duì)減速機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)加速度進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，以及布置的加速度傳感器測(cè)點(diǎn)，如圖2所示，在高速軸Ⅱ上布置1測(cè)點(diǎn)傳感器，在低速軸Ⅴ上布置2測(cè)點(diǎn)傳感器，同時(shí)測(cè)量水平方向的振動(dòng)情況。測(cè)試參數(shù)為：采樣頻率、分析頻率分別為5120Hz、2000Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為2048。

1.3 測(cè)試儀器介紹

HY-106B測(cè)振儀是一種便攜式振動(dòng)測(cè)量設(shè)備，借助這種測(cè)量設(shè)備，通常情況下，能夠?qū)φ駝?dòng)的加速度、烈度（速度）等進(jìn)行直接的測(cè)量，這種測(cè)量?jī)x器具有較寬的測(cè)量范圍，并且具有最大值保持功能，同時(shí)這種設(shè)備有相應(yīng)的處理軟件，能夠?qū)λ鶞y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于HY-106B振動(dòng)信號(hào)分析儀來(lái)說(shuō)，一般具有8通道，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的擴(kuò)展處理，其最大有32個(gè)通道，能夠?qū)ξ⑿≌駝?dòng)、超強(qiáng)振動(dòng)等實(shí)施測(cè)量，其儲(chǔ)存的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以超過(guò)1000組，該設(shè)備能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行管理，同時(shí)與微機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，進(jìn)而在一定程度上能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，借助處理軟件，能夠?qū)顟B(tài)、趨勢(shì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

2 測(cè)試結(jié)果與故障排除

在減速機(jī)Ⅱ軸（高速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖3所示。在減速機(jī)Ⅱ軸（高速） 設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖4所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度時(shí)域圖如圖5所示。在減速機(jī)Ⅴ軸（低速）上設(shè)置振動(dòng)加速度傳感器，其振動(dòng)加速度頻譜圖如圖6所示。

通過(guò)分析，可知測(cè)點(diǎn)1的振動(dòng)加速度為0.5g，并且有上升的趨勢(shì)，明顯超出正常范圍，為進(jìn)一步查明故障原因，通過(guò)頻譜對(duì)測(cè)點(diǎn)1、2進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)時(shí)域波形圖進(jìn)行分析可知，高速軸（測(cè)點(diǎn)1）的時(shí)域振動(dòng)波形存在沖擊信號(hào)，如圖3所示，脈沖間隔0.073s，頻率值13.7Hz。低速軸（測(cè)點(diǎn)2）振動(dòng)波形比較正常，如圖5所示。通過(guò)對(duì)減速機(jī)各測(cè)點(diǎn)頻譜圖進(jìn)行深入分析，可以看出，無(wú)論是高速軸，還是低速軸都存在連續(xù)低分量，如圖4、圖6所示。通過(guò)上述分析，在齒輪嚙合沖擊方面，高速軸（Ⅱ軸）比較大，低速軸（Ⅴ軸）相對(duì)好一些。可見(jiàn)，齒輪嚙合是減速機(jī)振動(dòng)的主要振源，由軸承故障造成的振動(dòng)相對(duì)較小，結(jié)合前面的分析可以進(jìn)一步判定高速軸齒輪出現(xiàn)問(wèn)題。隨即決定打開(kāi)減速機(jī)東側(cè)觀察孔檢查，發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸錐齒輪斷齒一條，長(zhǎng)度約為齒長(zhǎng)的2/3，相鄰齒同樣位置亦有裂紋（見(jiàn)圖7）。

診斷結(jié)果與實(shí)際故障相符，在隨后的故障處理時(shí)我們更換了該錐齒輪，更換完畢后試車(chē)時(shí)再次對(duì)同一部位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)點(diǎn)1，2的振動(dòng)幅度明顯降低，2#減速機(jī)的振動(dòng)明顯減小，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

振動(dòng)監(jiān)測(cè)判斷減速機(jī)故障狀態(tài)是精密點(diǎn)檢參與故障診斷技術(shù)中一次成功的實(shí)踐。本次2#減速機(jī)案例使我們深刻地意識(shí)到設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展的必要性與重要性。由于實(shí)施了有效的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)減速機(jī)設(shè)備狀況進(jìn)行有效的診斷分析，同時(shí)進(jìn)行了預(yù)防和維修，進(jìn)而在一定程度上避免了故障的進(jìn)一步惡化，為棒材正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本次案例為以后的PMS監(jiān)測(cè)工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]易良榘.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]何正嘉.機(jī)械設(shè)備非平穩(wěn)信號(hào)的故障診斷原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]黃永強(qiáng).陳樹(shù)勛.機(jī)械振動(dòng)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

作者簡(jiǎn)介：

趙立剛（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。

劉瑞落（1982-），男，河北石家莊人，河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，助理工程師，研究方向：設(shè)備運(yùn)行管理。endprint