Φ800/650棒材精軋線14H減速機(jī)故障診斷實踐

殷 宏，王旭升

（1.遼寧冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧本溪 117022；2.本鋼板材特鋼公司，遼寧本溪 117022）

0 引言

本鋼板材Φ800/650 mm棒材生產(chǎn)線采用的是意大利POMINI公司、德國SIEMENS電氣公司和國內(nèi)數(shù)家骨干制造企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。生產(chǎn)線以汽車用合金鋼、軸承鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼為主導(dǎo)產(chǎn)品，同時可生產(chǎn)葉片鋼、鐵路用鋼、石油用鋼等產(chǎn)品。產(chǎn)品規(guī)格為 Φ（20～300）mm 和 Φ（200～280）mm，其中：初軋產(chǎn)品規(guī)格為 Φ（200～300）mm 和 Φ（200～280）mm；大棒線產(chǎn)品規(guī)格為 Φ（85～200）mm；小棒線產(chǎn)品規(guī)格為 Φ（20～80）mm。采用容知802頻譜分析儀，對Φ800/650棒材生產(chǎn)線的減速機(jī)進(jìn)行定期檢測，能較為準(zhǔn)確地把握軋機(jī)傳動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對減速機(jī)等傳動部件的預(yù)知維修。

1 傳動設(shè)備的基本參數(shù)及測點位置

電機(jī)轉(zhuǎn)速597 r/min，電機(jī)功率1500 kW。齒輪箱傳動比i=8.41。第一級：主動輪齒數(shù) Z1=25，m=10，β=12°，d=258.427 mm；從動輪齒數(shù) Z2=64，m=10，β=120°，d=661.573 mm；第二級：主動輪齒數(shù) Z3=21，m=14，β=130°，d=306.133 mm；從動輪齒數(shù) Z4=69，m=14，β=130°，d=1005.867 mm；第三級：主動輪齒數(shù) Z5=從動輪齒數(shù)Z6=31，m=16，β=120°。其中，m 是齒輪模數(shù)，β 是螺旋角，d 是分度圓直徑。

2 故障診斷過程

2.1 包絡(luò)解調(diào)技術(shù)

在振動分析中，包絡(luò)解調(diào)技術(shù)是很常用的方法。故障軸承、齒輪表面剝落或損傷會產(chǎn)生周期性的沖擊振動信號。通過包絡(luò)解調(diào)技術(shù)來診斷軸承故障，是利用軸承元件表面損傷類故障產(chǎn)生的沖擊脈沖引起相應(yīng)的軸承元件、軸承座或加速度計的共振（其頻率即為高頻的載波頻率）來對滾動軸承進(jìn)行精確診斷的。這是因為，表面損傷類故障所引起的沖擊脈沖（對應(yīng)于各自的故障特征頻率）對結(jié)構(gòu)固有頻率（高頻載波）進(jìn)行了幅值調(diào)制，所以如果對包含有結(jié)構(gòu)固有頻率及故障調(diào)制信息的信號進(jìn)行解調(diào)處理（以載波頻率為中心頻率進(jìn)行帶通濾波，再進(jìn)行包絡(luò)檢波），就可以獲得一個剔除其他低頻干擾，但含有故障信息且信噪比已大為提高的包絡(luò)解調(diào)波，對此解調(diào)波進(jìn)行頻譜分析就可以在故障發(fā)生的早期就精確診斷表面損傷類故障，如軸承內(nèi)、外圈剝落，滾動體表面剝落（點蝕）等。

表1 減速機(jī)軸承廠家型號及故障頻率

圖1 精軋機(jī)組14H減速機(jī)測點分布

表2 4A點加速度的時域指標(biāo)mm/s2

2.2 測點的時域波形、頻譜、包絡(luò)解調(diào)譜

圖3 4A點加速度時域波形

由于現(xiàn)場條件所限，只能測圖1所示的5個點。3A點加速度的頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜如圖2所示，4A點加速度的時域指標(biāo)見表2，其典型時域波形、頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜如圖3～圖4所示。5H點加速度的典型時域波形、頻譜及包絡(luò)解調(diào)譜如圖5～圖6所示。其中，3A點、4A點和5H點的采樣頻率均為12 800 Hz。

3個位置測點包絡(luò)解調(diào)譜都出現(xiàn)HM926747/10D-XA軸承內(nèi)圈故障頻率115 Hz（計算值為117 Hz），4A點加速度波形出現(xiàn)調(diào)制波形，時域指標(biāo)峭度值為8.584 mm/s2（＞3.5），說明可能有零件損壞，呈現(xiàn)軸承內(nèi)圈劣化故障特征。根據(jù)檢測結(jié)果，認(rèn)為該軸承內(nèi)圈可能損壞。圖7是軸承解體后的照片，確認(rèn)內(nèi)圈已經(jīng)斷裂。

圖4 4A點加速度頻譜和包絡(luò)解調(diào)譜

圖5 5H點加速度波形

圖6 5H點加速度頻譜和包絡(luò)解調(diào)譜

圖7 HM926747/10D-XA軸承內(nèi)圈斷裂

3 結(jié)論

（1）包絡(luò)解調(diào)技術(shù)應(yīng)用于Φ800/650 mm棒材精軋生產(chǎn)線傳動系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷非常有效。實際中如果多個測點包絡(luò)解調(diào)譜都出現(xiàn)明顯故障特征，說明零件已經(jīng)損壞。（2）運用設(shè)備振動診斷技術(shù)在Φ800/650 mm棒材精軋生產(chǎn)線對減速機(jī)進(jìn)行運行狀態(tài)監(jiān)測，能有效地確定傳動系統(tǒng)故障部位及發(fā)展趨勢，實現(xiàn)提高設(shè)備維修計劃執(zhí)行率，減少熱停時間，提高產(chǎn)線的開動率。