沖壓工藝壓機(jī)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(jī)械/伺服沖壓線將板料沖壓成型，單臺壓機(jī)最大成型噸位達(dá)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(shí)間運(yùn)行會造成軸承的損壞。為了保證設(shè)備生產(chǎn)穩(wěn)定性，引進(jìn)振動監(jiān)測儀。通過采集軸承速度、加速度振動信號，并進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，提前發(fā)現(xiàn)軸承故障，并利用停產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行更換，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的有效利用率。

1 現(xiàn)場案例

以沖壓車間高速機(jī)械沖壓線為例。壓機(jī)主電機(jī)驅(qū)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(qū)動飛輪，飛輪帶動連桿機(jī)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)壓機(jī)滑塊的上下往復(fù)運(yùn)動。在壓機(jī)主傳動中，過渡箱軸一端與主電機(jī)連接，另一端與皮帶輪連接，一旦過渡箱軸承發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。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(cè)的滾動軸承型號為NSK23030（雙列圓錐滾子軸承）。壓機(jī)SPM（Strokes Per Minute,每分鐘沖程數(shù)）為15時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1375 r/min，利用壓電加速度傳感器對皮帶輪側(cè)軸承進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（測點(diǎn)Va及Vv），采樣頻率12 800 Hz，采樣點(diǎn)數(shù)8192。測點(diǎn)Va及Vv采集信號時(shí)域和頻域波形如圖2、圖3所示。

圖2 Va時(shí)域波形

圖3 Vv頻域頻譜

2.1 時(shí)域分析

從Va時(shí)域波形（圖2）可以看出，主傳動過渡箱皮帶輪側(cè)軸承測點(diǎn)加速度時(shí)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(shí)域波形進(jìn)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(xiàn)以工頻為基頻的1×～6×諧波，結(jié)合故障頻譜，初步判斷為軸承旋轉(zhuǎn)松動。

2.3 檢修驗(yàn)證

利用停產(chǎn)時(shí)間對壓機(jī)過渡箱皮帶輪側(cè)滾動軸承進(jìn)行更換，拆解情況見圖4。可以看出，壓機(jī)小皮帶輪傳動軸與軸承配合處存在嚴(yán)重磨損，軸與軸承由過渡配合變?yōu)殚g隙配合，滾動軸承內(nèi)圈與軸之間存在松動，導(dǎo)致軸承跑內(nèi)圈。故障程度屬于中后期。初步判斷為傳動軸加工質(zhì)量問題，建議定期對該設(shè)備及其他類似設(shè)備在安裝前對軸的材料及加工工藝進(jìn)行跟蹤，保證傳動軸的加工質(zhì)量，避免類似故障的發(fā)生。

圖4 過渡箱傳動軸及軸承

3 結(jié)語

運(yùn)用頻譜分析法對汽車行業(yè)壓機(jī)主驅(qū)動軸承進(jìn)行分析，并準(zhǔn)確診斷出故障位置及原因，提前預(yù)測設(shè)備故障，對減少設(shè)備停機(jī)、提高設(shè)備利用率有重要意義。汽車行業(yè)工藝復(fù)雜，產(chǎn)值高，預(yù)測性維修技術(shù)在沖壓工藝中的運(yùn)用，為經(jīng)濟(jì)效益提升提供保障。