棒材軋機(jī)減速機(jī)軸承故障診斷

賈維龍，簡(jiǎn)彥成

（馬鞍山馬鋼華陽(yáng)設(shè)備診斷工程有限公司，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

軋機(jī)是棒材生產(chǎn)線中重要的組成部件，軋機(jī)的安全運(yùn)行直接影響到棒材線的運(yùn)行狀況。所以對(duì)于軋機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)十分重要，軋機(jī)主要有齒輪、軸承等關(guān)鍵部件，其中軸承故障占軋機(jī)故障的60%左右。對(duì)于軋機(jī)而言，軸承的運(yùn)行狀況直接影響軋機(jī)的安全可靠運(yùn)行。軸承故障又可以分為軸承內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動(dòng)體故障和保持架故障，其中軸承內(nèi)、外圈故障一般都有一段時(shí)間的發(fā)展過(guò)程，保持架的故障由于能量小、頻率低，初期很難監(jiān)測(cè)到，但保持架的損壞發(fā)展速度很快，一旦保持架出現(xiàn)故障，多數(shù)情況下會(huì)造成軸承抱死，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行，所以對(duì)于保持架的故障監(jiān)測(cè)尤為重要。

1 棒材軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與參數(shù)

棒材線軋機(jī)采用的是平—立交替串列式軋機(jī)，其中1#～6#為粗軋，7#～12#架軋機(jī)為中軋機(jī)，13#～16#軋機(jī)為精軋機(jī)，馬鋼棒材14#架于2021 年1 月份改造完成，軋機(jī)改為臥式、立式兩臺(tái)機(jī)組，根據(jù)生產(chǎn)需要，分別使用臥式軋機(jī)或立式軋機(jī)。14#架臥式軋機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)圖1、表1。

表1 減速箱參數(shù)

圖1 機(jī)組結(jié)構(gòu)

2 故障診斷分析

2.1 對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

該軋機(jī)于1 月份剛改造完成，電機(jī)、減速箱都更換為新設(shè)備，對(duì)于14#架臥式軋機(jī)初始測(cè)試振動(dòng)較小，在3 月份、4 月份周期測(cè)試中，減速箱振動(dòng)速度有效值基本維持在1 mm/s 左右，運(yùn)行基本正常，因現(xiàn)場(chǎng)定修結(jié)束，為了解設(shè)備檢修后狀態(tài)，對(duì)檢修后各架軋機(jī)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)此次14#架臥式軋機(jī)振動(dòng)存在明顯上升（表2）。

表2 14#臥式架軋機(jī)振動(dòng)速度、加速度有效值

2.2 對(duì)振動(dòng)頻譜波形進(jìn)行分析

對(duì)各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，振動(dòng)主要能量為497.188 Hz 和427.5 Hz（圖2），根據(jù)提供數(shù)據(jù)計(jì)算，497.188 Hz 為一級(jí)齒輪嚙合能量，427.5 Hz 為二級(jí)齒輪嚙合能量，對(duì)比以往周期測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出：①一級(jí)齒輪嚙合能量明顯增大，二級(jí)齒輪嚙合能量略有變大；②速度頻譜中低頻段能量譜線豐富，存在規(guī)律性等間隔的特征頻率。

圖2 減速機(jī)輸入軸水平（3H）振動(dòng)速度頻譜圖

對(duì)輸入軸軸向振動(dòng)速度頻譜進(jìn)行分析，可以看到在低頻段有一段等間隔的頻率，間隔頻率為7.813 Hz（圖3）。在另一段輸入軸軸向振動(dòng)速度頻譜中，低頻段頻譜中存在明顯的7.813 Hz頻率且有2 倍、3 倍諧波能量（圖4）。

圖3 減速機(jī)輸入軸軸向（3A）振動(dòng)速度頻譜圖

圖4 減速機(jī)輸入軸軸向（3A）振動(dòng)速度頻譜圖

根據(jù)提供的參數(shù)，計(jì)算出輸入軸軸承的頻率（表3）：頻率7.813 Hz 接近軸承保持架頻率，170.625 Hz 接近軸承外圈故障頻率，判斷輸入軸軸承存保持架和外圈存在缺陷，考慮到軸承保持架發(fā)展迅速，所以建議現(xiàn)場(chǎng)盡快安排檢修，更換減速機(jī)軸承。

表3 軸承故障頻率Hz

3 檢修驗(yàn)證

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)診斷結(jié)果，立即安排檢修，在7 月25 日對(duì)設(shè)備進(jìn)行解體檢修，打開(kāi)發(fā)現(xiàn)輸入軸軸承嚴(yán)重?fù)p壞，軸承保持架和外圈都存在碎裂，輸入軸軸頸磨損嚴(yán)重（圖5、圖6）。

圖5 輸入軸軸承損壞

圖6 輸入軸軸頸磨損

4 總結(jié)

4.1 原因分析

軸承保持架破損原因一般有以下6 種：

（1）軸承潤(rùn)滑不足。潤(rùn)滑油缺失或加油不到位（循環(huán)油的流量小或管道堵塞等）；潤(rùn)滑油或脂干掉，沒(méi)有及時(shí)添加（維護(hù)保養(yǎng)），潤(rùn)滑油或脂用的標(biāo)號(hào)不對(duì)。

（2）軸承的沖擊負(fù)載。沖擊負(fù)載中激烈的振動(dòng)產(chǎn)生滾動(dòng)體對(duì)保持架的撞擊。

（3）軸承的清潔度。軸承在軸承箱內(nèi)密封不好，有粉塵進(jìn)入，滾動(dòng)體與保持架的磨擦，從而使保持架損壞。

（4）在軸承保持架選材時(shí)錯(cuò)誤。各種保持架材料有一定的耐溫性和轉(zhuǎn)速的要求，選材不合適也是保持架損壞的原因。

（5）安裝問(wèn)題。軸承安裝不正確，在安裝時(shí)就損傷保持架。

（6）其他原因，如：聯(lián)軸器不對(duì)中產(chǎn)生軸承歪斜，受力不均；皮帶安裝過(guò)緊；環(huán)境問(wèn)題等，都有可能損壞軸承或保持架。

4.2 總結(jié)

通過(guò)這次全過(guò)程的測(cè)試檢修發(fā)現(xiàn)：

（1）保持架的故障缺陷能量不大，在軋機(jī)設(shè)備里由于信號(hào)成分多且復(fù)雜，分析難度大。在分析數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)測(cè)試信號(hào)仔細(xì)甄別，同時(shí)注意與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)于突然出現(xiàn)的能量頻率，需要特別關(guān)注。

（2）保持架的故障缺陷劣化速度很快，因?yàn)楸３旨茉谳S承部件中不屬于受力部件，一旦出現(xiàn)損傷則損壞過(guò)程很快，極易造成嚴(yán)重的設(shè)備事故，對(duì)此類故障需要重點(diǎn)關(guān)注。