鋁箔冷軋機(jī)減速箱在線診斷

周根榮，林 素，韓 健

（乳源東陽光優(yōu)艾希杰精箔有限公司，廣東韶關(guān) 512721）

1 設(shè)備概況

鋁箔冷軋機(jī)主要用于軋制鋁箔類產(chǎn)品，是生產(chǎn)線上不可或缺的一部分。鋁箔軋機(jī)機(jī)械傳動(dòng)的核心部件就是減速箱，減速箱一旦出現(xiàn)故障將造成長(zhǎng)時(shí)間故障停機(jī)和重大以上故障的發(fā)生，停產(chǎn)或減產(chǎn)的直接經(jīng)濟(jì)損失不可估量，維修成本也大幅增加。對(duì)以往減速箱故障停機(jī)原因進(jìn)行分析，均體現(xiàn)在軸承和齒輪故障方面，所以安裝在線振動(dòng)分析系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)減速箱穩(wěn)定運(yùn)行的前提工作。

以1550 高速鋁箔冷軋機(jī)主傳動(dòng)減速箱為例，2021 年7 月安裝國(guó)內(nèi)某知名品牌的振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并于同月投入使用（圖1）。該減速箱額定轉(zhuǎn)速405 /900 r/min 高低速二級(jí)變速平行軸減速箱，一級(jí)減（增）數(shù)級(jí)傳動(dòng)比2.676 （慢擋）/1.193 （快擋），二級(jí)分齒級(jí)傳動(dòng)比1。1#軸為電機(jī)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(fù)荷，軸承型號(hào)均為240 kbe3601 +L/240 *360 *170 （NSK）。軸承座部位共安裝4 個(gè)維克松786 A-4 K 型號(hào)測(cè)點(diǎn)，設(shè)定采集器采集一組頻率為2 h一次，每一組采集一段時(shí)域波形進(jìn)行分析。

圖1 冷軋機(jī)減速機(jī)

2 在線診斷

2021 年12 月，1550 高速鋁箔冷軋機(jī)工段負(fù)責(zé)人反饋高速軋制生產(chǎn)條件下主傳動(dòng)減速箱振動(dòng)噪聲大，減速箱蓋安裝面?zhèn)€別螺絲松動(dòng)和齒輪油滲漏情況，機(jī)械工程師針對(duì)以上問題進(jìn)行了分析。

2.1 振動(dòng)加速度總值分析

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

圖2 3#軸高頻加速度趨勢(shì)（0.1～20000 Hz）

2.2 時(shí)域波形分析

齒輪箱各測(cè)點(diǎn)加速度時(shí)域波形可見沖擊調(diào)制特征，3#軸輸出端測(cè)點(diǎn)尤為明顯，且沖擊具有領(lǐng)先性，沖擊幅值可達(dá)319 左右，顯著高于其他測(cè)點(diǎn)（圖3）。研判沖擊特征始發(fā)于減速機(jī)3#軸輸出端，且在齒輪箱各測(cè)點(diǎn)存在傳遞。

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

2.3 頻譜波形分析

比對(duì)1#、2#軸及3#軸測(cè)點(diǎn)加速度同時(shí)刻頻譜波形，可見3#軸輸出端2000 Hz 低頻段內(nèi)除高速級(jí)嚙合頻率能量與1#、2#軸相似外，2000 Hz 頻段內(nèi)存在規(guī)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(guī)律性譜線成分，3#軸軸承內(nèi)圈特征頻率及諧波成分并帶有轉(zhuǎn)頻邊帶，同步軸嚙合頻率470.947 Hz 帶有少量同步軸轉(zhuǎn)頻邊帶。其中，傳動(dòng)比2.676（慢擋），高速軸轉(zhuǎn)頻13.867 Hz、2/3 軸轉(zhuǎn)頻5.176 Hz，63.721 Hz 為三軸軸承內(nèi)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(duì)二級(jí)嚙合所在低頻段范圍500 Hz 中心頻率附近進(jìn)行包絡(luò)解調(diào)可見同步軸轉(zhuǎn)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(luò)解調(diào)圖（20000 Hz）

通過對(duì)5000 Hz 以上高頻段噪聲能量帶包絡(luò)解調(diào)，可見軸承內(nèi)圈特征頻率（68.701 Hz）及諧波成分，且?guī)в腥S轉(zhuǎn)頻（5.176 Hz）邊帶特征，指向3#軸軸承內(nèi)圈損傷，因所在頻段較高、且主要以高頻噪聲帶結(jié)構(gòu)為主，研判與軸承潤(rùn)滑不良引起內(nèi)圈磨損相關(guān)（圖7）。

圖7 3#軸輸出6H1024K 加速度（20000 Hz）的包絡(luò)解調(diào)圖

2.5 診斷預(yù)判

通過多種工具進(jìn)行診斷分析，判定為3#軸軸承潤(rùn)滑不良導(dǎo)致內(nèi)圈滾道磨損。根據(jù)集中齒輪油潤(rùn)滑方式，供油較難出現(xiàn)潤(rùn)滑不良特征，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)推斷可能為定位套走位或跑圈等原因?qū)е掠涂子土繙p少產(chǎn)生的繼發(fā)性損傷。隨后要求專業(yè)點(diǎn)檢工程師每天現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行點(diǎn)檢，每天查看在線振動(dòng)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)，跟蹤信號(hào)特征，對(duì)比沖擊幅值，適時(shí)安排計(jì)劃停機(jī)檢修時(shí)間。

3 檢修調(diào)整

（1）2023 年1 月，檢修期間對(duì)該裝置進(jìn)行開蓋檢查，經(jīng)檢查確認(rèn)，為減速機(jī)3#軸輸出端定位套走位，油孔偏斜，導(dǎo)致3#軸承軸承潤(rùn)滑不良，內(nèi)圈滾道點(diǎn)蝕磨損（圖8）。隨后進(jìn)行維護(hù)，更換了軸承和恢復(fù)定位。

圖8 減速機(jī)3 軸輸出端軸承并及時(shí)調(diào)整。

（2）通過加速度總值趨勢(shì)觀察，機(jī)組維護(hù)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(jī)組維護(hù)前后3#軸輸出端6H 測(cè)點(diǎn)高頻加速度多趨勢(shì)、多頻譜圖比對(duì)發(fā)現(xiàn)，維護(hù)后加速度時(shí)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(shì)圖（0.1～2000 Hz）

4 效果驗(yàn)證

通過對(duì)鋁箔冷軋機(jī)減速機(jī)在線診斷工作的開展，在以下3 個(gè)方面獲得成效：

（1）能快速判定檢修前后狀態(tài)、能準(zhǔn)確預(yù)判劣化程度和準(zhǔn)確定位劣化部位，合理安排好停機(jī)檢修調(diào)整。已診斷出潤(rùn)滑孔不通暢或錯(cuò)位、軸承定位套磨損、齒面點(diǎn)蝕、軸承劃痕等多項(xiàng)案例，因降低維修成本和減少停機(jī)時(shí)間直接或間接為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益100 多萬元。

（2）通過輔助分析，了解不同工藝產(chǎn)品對(duì)其沖擊的影響程度

（3）為企業(yè)培養(yǎng)了診斷分析工程技術(shù)人才。