沖壓工藝壓機主傳動滾動軸承故障診斷

黃勇軍

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北武漢 430000）

0 引言

沖壓工藝是整車制造第一道工藝，采用高速機械/伺服沖壓線將板料沖壓成型，單臺壓機最大成型噸位達到2250 t。主傳動軸承在沖壓成型過程中要承受高速、重載、交變載荷，長時間運行會造成軸承的損壞。為了保證設備生產穩定性，引進振動監測儀。通過采集軸承速度、加速度振動信號，并進行時域、頻域分析，提前發現軸承故障，并利用停產時間進行更換，減少設備停機時間，提高設備的有效利用率。

1 現場案例

以沖壓車間高速機械沖壓線為例。壓機主電機驅動端通過彈性體與過渡箱軸連接，過渡箱軸另一端通過漲緊套安裝有小皮帶輪，小皮帶輪通過皮帶驅動飛輪，飛輪帶動連桿機構從而實現壓機滑塊的上下往復運動。在壓機主傳動中，過渡箱軸一端與主電機連接，另一端與皮帶輪連接，一旦過渡箱軸承發生故障，將直接導致設備停機。所以對過渡箱軸承研究有極為重要意義。本案例中，過渡箱皮帶軸通過雙列圓錐滾子軸承（左）以及圓柱滾子軸承（右）支撐。傳動如圖1所示。

2 診斷分析

皮帶輪側的滾動軸承型號為NSK23030（雙列圓錐滾子軸承）。壓機SPM（Strokes Per Minute,每分鐘沖程數）為15時，電機轉速1375 r/min，利用壓電加速度傳感器對皮帶輪側軸承進行數據采集（測點Va及Vv），采樣頻率12 800 Hz，采樣點數8192。測點Va及Vv采集信號時域和頻域波形如圖2、圖3所示。

圖2 Va時域波形

圖3 Vv頻域頻譜

2.1 時域分析

從Va時域波形（圖2）可以看出，主傳動過渡箱皮帶輪側軸承測點加速度時域波形有明顯的沖擊信號，初步判斷為軸承故障。

2.2 頻譜分析

對Vv時域波形進行 FFT（Fast Fourier Transform Algorithm，快速傅里葉變換），得出頻譜圖（圖3）。速度頻譜圖中出現以工頻為基頻的1×～6×諧波，結合故障頻譜，初步判斷為軸承旋轉松動。

2.3 檢修驗證

利用停產時間對壓機過渡箱皮帶輪側滾動軸承進行更換，拆解情況見圖4。可以看出，壓機小皮帶輪傳動軸與軸承配合處存在嚴重磨損，軸與軸承由過渡配合變為間隙配合，滾動軸承內圈與軸之間存在松動，導致軸承跑內圈。故障程度屬于中后期。初步判斷為傳動軸加工質量問題，建議定期對該設備及其他類似設備在安裝前對軸的材料及加工工藝進行跟蹤，保證傳動軸的加工質量，避免類似故障的發生。

圖4 過渡箱傳動軸及軸承

3 結語

運用頻譜分析法對汽車行業壓機主驅動軸承進行分析，并準確診斷出故障位置及原因，提前預測設備故障，對減少設備停機、提高設備利用率有重要意義。汽車行業工藝復雜，產值高，預測性維修技術在沖壓工藝中的運用，為經濟效益提升提供保障。