利用振動(dòng)監(jiān)測對磨機(jī)減速器進(jìn)行故障判斷

  摘要：減速器是磨機(jī)的核心部件，其運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的安全運(yùn)行。振動(dòng)值是判斷減速器運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)劣及是否有故障的主要參數(shù)。在運(yùn)行中對減速器的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測值對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷及故障分析處理，是現(xiàn)代設(shè)備預(yù)知維修管理的一種先進(jìn)方法。

  減速器是磨機(jī)的核心部件，其運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的安全運(yùn)行。振動(dòng)值是判斷減速器運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)劣及是否有故障的主要參數(shù)。在運(yùn)行中對減速器的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測值對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷及故障分析處理，是現(xiàn)代設(shè)備預(yù)知維修管理的一種先進(jìn)方法。本文通過對兩臺邊緣傳動(dòng)磨機(jī)同系列MBY型減速器的振動(dòng)監(jiān)測和故障分析及處理，總結(jié)了引起減速器振動(dòng)的因素，并通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法確定了此系列減速器的振動(dòng)限值。

  1 振動(dòng)評定參數(shù)及監(jiān)測儀的選擇

  評定振動(dòng)大小的三個(gè)參數(shù)分別為位移、速度和加速度。位移的峰值或峰峰值反映設(shè)備位置變化的極限值，速度的有效值（均方根值）反映設(shè)備零件的變形能量與載荷的循環(huán)速度，也即疲勞壽命，加速度則反映慣性力造成的影響。因?yàn)闇p速器的運(yùn)行速度較低，選擇振動(dòng)速度的有效值（均方根值）比較合理，且國際標(biāo)準(zhǔn)和我國有關(guān)振動(dòng)的國家標(biāo)準(zhǔn)也是優(yōu)先采用振動(dòng)速度的有效值作為旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)評定參數(shù)，故選用振動(dòng)速度的有效值來評定。測振裝置選擇手持式測振儀，能測量振動(dòng)位移的峰峰值、振動(dòng)速度的有效值及加速度的峰值，且價(jià)格便宜，攜帶方便。

  2 監(jiān)測位置及周期的選擇

  因?yàn)闇p速器的高速齒輪軸齒輪及軸承故障較多，故選擇減速器高速齒輪軸兩端的軸承座作為監(jiān)測位置，分別對其水平、垂直及軸向的振動(dòng)進(jìn)行測量；同時(shí)，對磨機(jī)小齒輪兩端的軸承座加以輔助測量，用以比較和分析。測量周期一般為一周或兩周一次，但振動(dòng)增大時(shí)或更換零部件時(shí)增加測量次數(shù)。

  3 引起減速器振動(dòng)的主要因素

  3.1 磨機(jī)大小齒輪嚙合狀態(tài)不良引起的振動(dòng)

  3.1.1 磨機(jī)大小齒輪缺油引起的振動(dòng)

  磨機(jī)大小齒輪應(yīng)有良好的潤滑，以形成潤滑油膜以減輕磨損及吸振降噪降溫，當(dāng)大小齒輪少油或缺油時(shí)，大小齒輪嚙合面就會(huì)發(fā)生干摩擦，造成大小齒輪軸承座的振動(dòng)增大，噪聲增大，這種增大的振動(dòng)又通過聯(lián)軸器傳遞到減速器上，使減速器的振動(dòng)增大。表1序號1～4為Φ2.6ｍ×13ｍ水泥磨（減速器型號為MBY710-4.5-IR，傳遞功率1000kW，輸入轉(zhuǎn)速740r/min）大小齒輪缺油時(shí)小齒輪軸承座及減速器高速齒輪軸軸承座的振動(dòng)監(jiān)測值。由表1中數(shù)據(jù)可知，大小齒輪缺油引起的小齒輪軸承座及減速器軸承磨的振動(dòng)值增大很多，尤其是水平方向的振動(dòng)增大較多，對減速器軸承及齒輪嚙合影響較大。

  3.1.2  磨機(jī)大小齒輪磨損后引起的振動(dòng)

  磨機(jī)大小齒輪磨損后，嚙合時(shí)齒側(cè)間隙增大，齒輪重合系數(shù)變小，從而產(chǎn)生較大的振動(dòng)。表2為Φ3.2×5.8ｍ生料磨（減速器型號為MBY800-6.3-IR，傳遞功率780kW，輸入轉(zhuǎn)速980r/min）因小齒輪磨損較大而更換小齒輪前后的振動(dòng)監(jiān)測值。由表2中數(shù)據(jù)可知，大小齒輪磨損較大時(shí)，小齒輪軸承座的水平方向的振動(dòng)增大較多，而引起的減速器高速齒輪軸的軸承座的軸向及垂直方向的振動(dòng)增大較多，在更換新小齒輪后，大小齒輪齒面處于磨合期，由于齒面接觸不良，初期的振動(dòng)值甚至還大于更換小齒輪前的振動(dòng)值，但經(jīng)過一段時(shí)間磨合后，振動(dòng)值減小，最后達(dá)到較好狀態(tài)。

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  3.2  減速器本身軸承故障或齒輪嚙合質(zhì)量不良引起的振動(dòng)

  Φ2.6ｍ×13ｍ水泥磨減速器運(yùn)行中其高速齒輪軸軸承（型號為23236CC/W33）多次發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為軸承跑外圈、跑內(nèi)圈及軸承燒損等。減速器軸承磨損后，減速器的振動(dòng)明顯增大，從表1序號4與序號5、6的數(shù)據(jù)比較就可看出，水平、垂直及軸向振動(dòng)都增大較多，增大最少的也是正常值的1.6倍。從表1序號7、8、9可看出，更換減速器高速齒輪軸、軸承及對中校正后，由于新高速齒輪軸的齒輪與低速齒輪有一個(gè)磨合期，所以，更換初期，減速器的振動(dòng)有所增大，隨后才慢慢下降。

  3.3  減速器與電動(dòng)機(jī)或小齒輪軸不對中產(chǎn)生的振動(dòng)

  從表1序號1～7的減速器振動(dòng)數(shù)據(jù)可看出，軸向振動(dòng)大于水平振動(dòng)，這一方面因安裝時(shí)存在不對中問題，另一方面，軸承磨損后，也加劇了減速器高速齒輪軸與電動(dòng)機(jī)軸的不對中，在對減速器高速齒輪軸與電動(dòng)機(jī)軸、減速器低速軸與小齒輪軸的對中校正后，軸向振動(dòng)值還是大于水平振動(dòng)值，后來，因電動(dòng)機(jī)軸瓦發(fā)熱，我們拆出軸瓦，發(fā)現(xiàn)前后軸瓦磨損量達(dá)0.3～0.5mm，最后我們更換了軸瓦，在不調(diào)整減速器位置的前提下，兩軸基本對中。換軸瓦后，減速器的振動(dòng)減小不少，尤其是軸向振動(dòng)值減小很多。更換軸瓦前后的振動(dòng)情況見表1序號10、11所示，可見效果是十分的明顯。

  4 振動(dòng)限值的設(shè)定

  減速器振動(dòng)限值的設(shè)定是為了控制減速器運(yùn)行狀態(tài)，使其在運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)增大時(shí)能加強(qiáng)巡檢次數(shù)，在振動(dòng)值較大并出現(xiàn)異常情況時(shí)立即停機(jī)處理，以利于減速器安全高效運(yùn)行。

  4.1 生料磨減速器運(yùn)行中的振動(dòng)限值

  筆者根據(jù)運(yùn)行比較正常的生料磨減速器長期生產(chǎn)中測量得的振動(dòng)值，選取13組數(shù)據(jù)（運(yùn)行正常狀態(tài)下一年中的監(jiān)測值）列于表3中，然后按照文獻(xiàn)［1］中提供的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法及其限值要求對減速器的振動(dòng)限值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，其報(bào)警值為2.5（μ+1.282σ），停機(jī)值為4（μ+1.282σ），計(jì)算結(jié)果經(jīng)圓整后也列于表3中。從表3可知，減速器的報(bào)警值：水平方向15mm/s，垂直方向19mm/s，軸向18mm/s，減速器的停機(jī)值：水平方向23mm/s，垂直方向31mm/s，軸向29mm/s。

  4.2  水泥磨減速器運(yùn)行中的振動(dòng)限值

  水泥磨減速器在使用過程中，因安裝、檢修質(zhì)量等方面的問題，減速器故障較多，振動(dòng)較大，一直未能穩(wěn)定的工作，不能得到正常運(yùn)行的基線值（即上述數(shù)理統(tǒng)計(jì)出的μ+1.282σ），所以，無法通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法求得運(yùn)行中的振動(dòng)限值，但是，由于軸承失效時(shí)，測到了其振動(dòng)值，因此，我們把此組數(shù)據(jù)作為其運(yùn)行中的停機(jī)值處理，即：水平方向18.3mm/s，垂直方向11.7mm/s，軸向23.3mm/s。當(dāng)然，通過多次處理后，減速器的振動(dòng)值在減小，運(yùn)行較平穩(wěn)，我們可以通過監(jiān)測其今后的振動(dòng)值，再建立后續(xù)的振動(dòng)限值。

  5 總 結(jié)

  （1）通過對邊緣傳動(dòng)磨機(jī)減速器及小齒輪軸承座的振動(dòng)監(jiān)測，我們能掌握大量的運(yùn)行中的振動(dòng)數(shù)據(jù)，有利于對減速器運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)劣的判斷及故障的提前處理，避免出現(xiàn)更大的事故隱患。例如，對于水泥磨減速器，當(dāng)高速齒輪軸軸承失效時(shí)，其軸向振動(dòng)值最大為23.3mm/s，此值就可以作為我們判斷軸承是否磨損失效的一個(gè)重要依據(jù)，從而能準(zhǔn)確地確定高速齒輪軸軸承的使用狀態(tài)，以便找出更換軸承的最佳時(shí)間。

  （2）邊緣傳動(dòng)磨機(jī)減速器的振動(dòng)。邊緣傳動(dòng)磨機(jī)減速器的振動(dòng)除與自身軸承及齒輪嚙合有關(guān)外，還受到外部因素的影響，如安裝質(zhì)量（不對中、磨機(jī)大小齒輪的嚙合間隙不合理等）、大小齒輪的磨損及潤滑、主軸承與中空軸的潤滑、磨機(jī)筒體內(nèi)球鍛的數(shù)量多少、筒體內(nèi)物料的多少等外部因素的影響，有時(shí)，外部因素影響比內(nèi)部因素影響作用還要大，這必須引起我們的重視，即要注意磨機(jī)大小齒輪的磨損情況、大齒輪對口把合螺栓及大齒輪與筒體法蘭的聯(lián)接螺栓松動(dòng)情況、大小齒輪潤滑狀態(tài)、減速器與小齒輪軸及電動(dòng)機(jī)軸的對中良好性以及各軸承座地腳螺栓的松動(dòng)等情況，盡量減輕外部因素引起的振動(dòng)對減速器振動(dòng)的影響，以改善減速器的工作條件，延長其使用壽命。

  （3）設(shè)定減速器的振動(dòng)限值。是為了使減速器安全而高效地運(yùn)行，然而，由于制造、安裝、使用環(huán)境等環(huán)節(jié)的影響，各種類型的減速器運(yùn)行中的報(bào)警值及停機(jī)值并不唯一確定，即使是同一臺減速器，在經(jīng)過大修后，其運(yùn)行中的振動(dòng)限值都可能不同，因此，需要長期對減速器的振動(dòng)值進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)長期正常運(yùn)行積累的參數(shù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到，并且要與實(shí)際運(yùn)行中的異常情況進(jìn)行比對參照，這樣才能得到針對性較強(qiáng)的本臺減速器的振動(dòng)限值。例如，筆者計(jì)算得到的生料磨減速器的運(yùn)行中的振動(dòng)限值，與文獻(xiàn)［1］統(tǒng)計(jì)出的Φ2.6ｍ×13ｍ磨機(jī)的國產(chǎn)3310型減速器（1000kW）許用振動(dòng)值（水平17mm/s，垂直18mm/s，軸向18mm/s，臨界振動(dòng)值為：水平27mm/s，垂直29mm/s，軸向29mm/s）就稍有差別，同時(shí)，與我公司工作狀態(tài)不同的水泥磨減速器相比，其高速齒輪軸軸承失效時(shí)的振動(dòng)監(jiān)測值（水平方向18.3mm/s，垂直方向11.7mm/s，軸向23.3mm/s）差別較大。所以，在減速器的使用過程中，在沒有振動(dòng)限值數(shù)據(jù)的前提下，可以參考同類型減速器振動(dòng)限值，然后通過對減速器振動(dòng)監(jiān)測，掌握大量的運(yùn)行中的振動(dòng)數(shù)據(jù)，尤其是運(yùn)行中的正常值及異常值，然后經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到本臺減速器的理論振動(dòng)限值，最后經(jīng)過與實(shí)際使用中出現(xiàn)異常情況時(shí)的振動(dòng)值比較，才能得到有指導(dǎo)意義的實(shí)用的振動(dòng)限值。