棒材軋機減速機軸承故障診斷
2024-04-19
摘 要：通過周期性檢測，掌握設備運行狀態，積累設備運行狀態數據，在設備狀態發生變化時可以為設備診斷分析提供基礎數據，大大提高故障診斷準確率，保障設備可靠性運行，避免設備的突發事故。
關鍵詞：棒材軋機；周期測試；軸承；故障診斷
0 引言
軋機是棒材生產線中重要的組成部件，軋機的安全運行直接影響到棒材線的運行狀況。所以對于軋機的狀態監測十分重要，軋機主要有齒輪、軸承等關鍵部件，其中軸承故障占軋機故障的60%左右。對于軋機而言，軸承的運行狀況直接影響軋機的安全可靠運行。軸承故障又可以分為軸承內圈故障、外圈故障、滾動體故障和保持架故障，其中軸承內、外圈故障一般都有一段時間的發展過程，保持架的故障由于能量小、頻率低，初期很難監測到，但保持架的損壞發展速度很快，一旦保持架出現故障，多數情況下會造成軸承抱死，嚴重影響設備的安全運行，所以對于保持架的故障監測尤為重要。
1 棒材軋機的結構特點與參數
棒材線軋機采用的是平—立交替串列式軋機，其中1#~6# 為粗軋，7#~12#架軋機為中軋機，13#~16#軋機為精軋機，馬鋼棒材14#架于2021年1月份改造完成，軋機改為臥式、立式兩臺機組，根據生產需要，分別使用臥式軋機或立式軋機。14#架臥式 軋機傳動結構與參數見圖1、表1。
2 故障診斷分析
2.1 對振動數據進行分析
該軋機于1月份剛改造完成，電機、減速箱都更換為新設備，對于14#架臥式軋機初始測試振動較小，在3月份、4月份周期測試中，減速箱振動速度有效值基本維持在1mm/s左右，運行基本正常，因現場定修結束，為了解設備檢修后狀態，對檢修后各架軋機進行振動測試，通過測試數據對比分析，發現此次14#架臥式軋機振動存在明顯上 升(表2)。
2.2 對振動頻譜波形進行分析
對各測點數據進行分析，振動主要能量為497.188Hz和427.5Hz(圖2)，根據提供數據計算，497.188Hz為一級齒輪嚙合能量，427.5Hz為二級齒輪嚙合能量，對比以往周期測試數據可以看出：①一級齒輪嚙合能量明顯增大，二級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，存在規律性等間隔的特征頻率。
對輸入軸軸向振動速度頻譜進行分析，可以看到在低頻段有一段等間隔的頻率，間隔頻率為7.813Hz(圖3)。在另一段輸 入軸軸向振動速度頻譜中，低頻段頻譜中存在明顯的7.813Hz 頻率且有2倍、3倍諧波能量(圖4)。
根據提供的參數，計算出輸入軸軸承的頻率(表3)：頻率 7.813Hz接近軸承保持架頻率，170.625Hz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展迅速，所以建議現場盡快安排檢修，更換減速機軸承。
3 檢修驗證
現場根據診斷結果，立即安排檢修，在7月25日對設備進行解體檢修，打開發現輸入軸軸承嚴重損壞，軸承保持架和外圈都存在碎裂，輸入軸軸頸磨損嚴重(圖5、圖6)。
4 總結
4.1 原因分析
軸承保持架破損原因一般有以下6種：
(1)軸承潤滑不足。潤滑油缺失或加油不到位(循環油的流量小或管道堵塞等)；潤滑油或脂干掉，沒有及時添加(維護保養)，潤滑油或脂用的標號不對。
(2)軸承的沖擊負載。沖擊負載中激烈的振動產生滾動體對保持架的撞擊。
(3)軸承的清潔度。軸承在軸承箱內密封不好，有粉塵進入，滾動體與保持架的磨擦，從而使保持架損壞。
(4)在軸承保持架選材時錯誤。各種保持架材料有一定的耐溫性和轉速的要求，選材不合適也是保持架損壞的原因。
(5)安裝問題。軸承安裝不正確，在安裝時就損傷保持架。
(6)其他原因，如：聯軸器不對中產生軸承歪斜，受力不均；皮帶安裝過緊；環境問題等，都有可能損壞軸承或保持架。
4.2 總結
通過這次全過程的測試檢修發現：
(1)保持架的故障缺陷能量不大，在軋機設備里由于信號成分多且復雜，分析難度大。在分析數據時，需要對測試信號仔細甄別，同時注意與歷史數據進行對比分析，對于突然出現的能量頻率，需要特別關注。
(2)保持架的故障缺陷劣化速度很快，因為保持架在軸承部件中不屬于受力部件，一旦出現損傷則損壞過程很快，極易造成嚴重的設備事故，對此類故障需要重點關注。
來源：軋機軸承
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