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    棒線材軋機(jī)齒輪箱故障診斷技術(shù)

    2016-10-21 07:59:44黃引團(tuán)糾永杰
    關(guān)鍵詞:征兆齒輪箱軋機(jī)

    ◎黃引團(tuán) 糾永杰

    棒線材軋機(jī)齒輪箱故障診斷技術(shù)

    ◎黃引團(tuán)1糾永杰2

    在棒線材軋機(jī)中,齒輪箱是主要設(shè)備之一,由于需要連續(xù)工作,外加工況較為惡劣,極有可能出現(xiàn)故障。而本文的研究除可減小設(shè)備維修費(fèi)用外,還可改善產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)其市場競爭力,具有重大意義。本文將重點(diǎn)探討軋機(jī)齒輪箱的故障診斷技術(shù),希望可為實(shí)際使用提供幫助。

    傳統(tǒng)功率譜剖析等方法,雖然得到了顯著提高與全面發(fā)展,但因齒輪箱自身結(jié)構(gòu)較為繁瑣,存在多種干擾,在故障隱患展現(xiàn)的微沖擊信號方面面臨提取困難。另外,部分企業(yè)圍繞齒輪箱裝設(shè)了監(jiān)測系統(tǒng),但并不存在診斷功能,如果發(fā)現(xiàn)異常,無法有效解決?;诖?,亟待加強(qiáng)故障診斷方面的探索。

    齒輪箱的常規(guī)故障診斷技術(shù)與方法

    雙特征剖析法。機(jī)械故障診斷通常是明確機(jī)械零件的具體失效程度,僅僅觀察信號自身平穩(wěn)沖擊性功率特性便可,其中前者為正弦和近似正弦信號、某些不足產(chǎn)生沖擊的一種隨機(jī)信號,該信號在基本譜圖中展現(xiàn)為各個(gè)頻率的棒線,但后者能夠完整展現(xiàn)于共振解調(diào)譜圖中,同時(shí),利用和零件特征頻率一樣的棒線來展示;隨機(jī)沖擊則通過全頻雜亂譜線族進(jìn)行呈現(xiàn)。而雙特征剖析法則是依托基本的傅立葉譜圖對平穩(wěn)故障信號屬性展開剖析,依托共振解調(diào)傅立葉譜圖對沖擊故障信號屬性展開剖析。

    一對嚙合齒輪包含三個(gè)特性頻率,具體為兩個(gè)齒輪對應(yīng)的軸頻率與共有嚙合頻率,其中前者代表長周期公差反復(fù)出現(xiàn)的頻率。對于長周期公差,主要包含周節(jié)積累誤差與基圓偏心等多種,對于短周期故障一般包含個(gè)別齒存在損傷、局部存在損傷等情形。而嚙合頻率除能代表嚙合齒輪對應(yīng)短周期誤差外,還能夠展現(xiàn)長周期誤差,在齒輪診斷環(huán)節(jié)一定要綜合思量長、短周期這兩個(gè)故障。

    矩陣判別排除法。對現(xiàn)場機(jī)械而言,其故障診斷通常是參照故障征兆信息研究故障引發(fā)因素,機(jī)械故障通常是多因多果,簡單來說,一種征兆可呈現(xiàn)多種故障,而一種故障可產(chǎn)生多種征兆,原有的推理機(jī)制與智能診斷系統(tǒng)存在出入。

    在具體的故障分析環(huán)節(jié),通過矩陣規(guī)則完善判別工作,依托結(jié)果尋找原因是常用的過濾法,若不清楚結(jié)果,那么任何征兆參數(shù)均存在可能;若掌握某些征兆信息,利用矩陣規(guī)則判別能夠確定其因類,同時(shí),可依照果類獲得某種因,所掌握的征兆參數(shù)和確定的因呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),越認(rèn)清征兆參數(shù),則便越有可能確定唯一的原因。

    把能產(chǎn)生果的所有因都列至判別篩選的范疇,若確定征兆信息可靠,矩陣規(guī)則合理,通常能夠獲得滿意結(jié)果。在征兆認(rèn)識不多的條件下也可過濾掉某些因,以此來縮小排查范圍。

    在據(jù)果索因環(huán)節(jié),橫列出所有的因,并在矩陣左行展現(xiàn)規(guī)則,在診斷過程,果為核心內(nèi)容,利用征兆在橫列圍繞各因?qū)嵤┡袆e,具體包含是、否和無法確認(rèn)這三種情形,面向各個(gè)因進(jìn)行打分,若為0便舍掉,若為1便提出。經(jīng)由此進(jìn)行過濾排查可明確概率較大的因。對于棒線材軋機(jī),其齒輪箱故障主要具有下述診斷原則,具體見表1。

    利用齒輪故障能夠過濾掉軸部件不平衡幾率,借助軸承讓架故障能夠區(qū)別開剩余故障。

    整合雙特征的該方法對應(yīng)的推理方式見圖1。其中主導(dǎo)征兆1選取矩陣判別過濾法,進(jìn)而將其與剩余征兆區(qū)進(jìn)行區(qū)別,最大的差異是面向主導(dǎo)征兆1開展深入診斷時(shí),整合雙特征剖析法,具體來說指面向信號自身的沖擊及平穩(wěn)屬性一起開展判斷工作,若僅僅存在平穩(wěn)故障信號屬性,便是因1;若僅僅存在沖擊故障信號屬性,便是因2;若存在上述兩種屬性,便是因3。

    共振調(diào)節(jié)技術(shù)。旨在通過共振解調(diào)技術(shù)明確機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障隱患時(shí)對應(yīng)的微沖擊,借助加速度傳感器對機(jī)械設(shè)備振動(dòng)進(jìn)行檢測得到軸承與齒輪等由于故障形成的微沖擊內(nèi)容。沖擊信號存在限次不計(jì)的諧波脈沖,且高頻分量較為豐富,借助該特性,通過高頻諧振器過濾掉信號中無法有效辨識的低頻信息,得到信號內(nèi)部因碰撞沖擊形成的高頻成分,從諧振器變換至共振波形,然后從解調(diào)電路變換到低頻信號,進(jìn)而能夠從幅值與頻率出發(fā)對高信噪比進(jìn)行診斷。

    工程應(yīng)用

    特征頻率提取。借助自主研發(fā)提出的共振解調(diào)板針對棒線材軋機(jī)齒輪箱構(gòu)建出監(jiān)測系統(tǒng),同時(shí),配備于安鋼一軋260機(jī)組中,經(jīng)由實(shí)測數(shù)據(jù)探索,及早找到了軸承隱患,并進(jìn)行診斷分析。

    特征頻率研究。研究故障頻率發(fā)現(xiàn),滿足軸承3536滾動(dòng)體這一故障特征頻率,符合相應(yīng)諧波。

    對于沒有進(jìn)行共振解調(diào)操作的所有振動(dòng)頻譜研究數(shù)據(jù)中,只有軸承3536滾動(dòng)體內(nèi)部的113.281Hz不能有效指向外,剩余諧波均存在對應(yīng)值。

    最終結(jié)論。分析軸承滾動(dòng)體代表性故障特征和軸承滾動(dòng)體基本故障頻率結(jié)構(gòu)可知,因解調(diào)譜與振動(dòng)譜均存在35636滾珠故障這一特征頻率,參照雙特征判斷法能夠明確該軸承發(fā)生損壞,同時(shí),因相應(yīng)元件磨損及間隙增大,所以,可知軸承出現(xiàn)了松動(dòng)。

    綜上可知,本文研究出基于共振解調(diào)技術(shù)形成的數(shù)學(xué)模型,同時(shí),計(jì)算出了對應(yīng)的脈沖響應(yīng),促進(jìn)了實(shí)際應(yīng)用;經(jīng)由反復(fù)實(shí)驗(yàn)和大量數(shù)據(jù)找到21次故障隱患,并在該基礎(chǔ)總結(jié)得到齒輪箱常規(guī)故障診斷的基本規(guī)律;將雙特征剖析與矩陣判別過濾法進(jìn)行整合再推理,為故障診斷結(jié)果提供了有效的保障;為全面改善診斷情況,推動(dòng)功能開發(fā),將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)進(jìn)行整合。

    在現(xiàn)實(shí)生活中旨在通過齒輪機(jī)的基本診斷來改善診斷質(zhì)量,以免因漏診而引發(fā)突發(fā)故障問題,增加實(shí)踐積累,優(yōu)化診斷知識,促進(jìn)疑難雜癥的有效解決。經(jīng)由多年探索,齒輪故障實(shí)現(xiàn)了長遠(yuǎn)發(fā)展,涌現(xiàn)出了多種新技術(shù)和新方法,原頻譜分析逐步完善。但上述技術(shù)與方法均存在優(yōu)缺點(diǎn),我們應(yīng)揚(yáng)長避短,有效運(yùn)用。

    (作者單位:1鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司;2西安法士特汽車傳動(dòng)有限公司)

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