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水泥球磨機(jī)傳動系統(tǒng)故障分析

    設(shè)備的故障診斷技術(shù)已得到越來越廣泛地應(yīng)用，進(jìn)行診斷的方法很多，如振動分析法、油液分析法等等，其中振動分析法是最常用、最實(shí)用的方法之一。
    大型機(jī)械結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，難于迅速地查明故障部位、原因。傳統(tǒng)的做法就是停機(jī)、檢查，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，又極大地影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用故障診斷技術(shù)可以最大限度地減少損失。
    我國是一個(gè)水泥生產(chǎn)大國，大型水泥球磨機(jī)是水泥生產(chǎn)的核心設(shè)備，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)率很大程度上決定著水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。傳動系統(tǒng)是球磨機(jī)的一個(gè)重要組成部分，它的部件的損傷或失效，常常導(dǎo)致整機(jī)故障，甚至?xí)鸢踩鹿省１疚倪\(yùn)用振動分析技術(shù)，并使用國產(chǎn)的INV306D信號采集處理分析系統(tǒng)，對某廠的大型球磨機(jī)傳動系統(tǒng)的故障診斷進(jìn)行了探索，成功地排除了故障。
1  診斷實(shí)例
1.1  設(shè)備與問題
    某廠的球磨機(jī)在使用過程中，發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)振動劇烈，電流表指針擺動幅度過大，廠方要求查明原因。這臺球磨機(jī)的主要參數(shù)如下：
    磨機(jī)規(guī)格：2.7×4m；功率：570kW；球磨機(jī)轉(zhuǎn)速：19.1r／min；大齒乾齒數(shù)：178；小齒輪齒數(shù)：17。
1.2  原理與測試

磨機(jī)傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1，A、B分別為滾動軸承、滑動軸承。由于齒輪、聯(lián)軸器、軸承故障等引起的振動，在A、B兩處都會有其各自的特征反映，c點(diǎn)也是一個(gè)振動敏感點(diǎn)，因此，選擇A、B、C三處剛性較好的部位作為測點(diǎn)位置。
    齒輪所產(chǎn)生的振動中既有l(wèi)kHz以上的高頻振動信號，也有和齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率或和嚙合頻率相關(guān)的低頻振動信號。由軸承異常引起的振動既有高頻振動，也包括lkHz以下的低頻振動。為了不使有用的故障信息遺漏掉，成分別進(jìn)行低頻和高頻測試、分析.而且通過試測，合理地選擇測試頻域，可以將齒輪和軸承的異常振動分開。
    測試分三次進(jìn)行，最高有效分析頻率分別為5kHz、500Hz、50Hz。C點(diǎn)的波形正常，通過譜圖分析，認(rèn)定減速器正常D)?，F(xiàn)只分析A、B兩點(diǎn)的頻譜圖，頻譜圖如圖2、圖3所示(由于篇幅關(guān)系，5kHz的頻譜圖省略)。
1.3  分析
    小齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率為：fr=n/60=3.3Hz
    齒輪的嚙合頻率為：fm=fr×Z=57Hz

田2(a)、3(a)中，57Hz、115Hz、175Hz、230Hz等頻率處幅值較大，這些頻率是齒輪的嚙合頻率或其倍頻，大小齒輪嚙合可能不正常；整個(gè)頻譜圖中，有許多邊頻帶，在fm土nfr處有尖鋒，且整個(gè)波形嚴(yán)重畸變。由這些特征，可以判斷齒輪嚙合不正常，而且故障出在小齒輪上。
    (b)、3(b)中，在小齒輪旋轉(zhuǎn)頻率(也是軸的旋轉(zhuǎn)頻率)的2倍頻、4倍頻、6倍頻處的幅值較大，尤以6倍頻處的最大，說明軸承的聯(lián)結(jié)件發(fā)生了故障，根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)為4.9Hz、15Hz等處出現(xiàn)尖峰，這些頻率成分是基頻介的1.5倍或4.5倍，而含有半倍頻。半倍頻處有峰值，是機(jī)械松動的特征信號之一。所以，認(rèn)為可能是傳動軸上的某些零部件已松動。
    根據(jù)這些診斷，開機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損，A處軸承的地腳螺栓已松動，進(jìn)行維修，排除了故障。
2  結(jié)  論
    (1)振動分析法是一種有效的故障診斷方法，但是怎樣進(jìn)行信號分析，要根據(jù)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)、信號特點(diǎn)進(jìn)行選擇，特別要選好測點(diǎn)、信號類別和測試頻率范圍。難以確定頻域時(shí)，可通過多次測試選定。
    (2)當(dāng)判定了齒輪的嚙合出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)通過其頻譜特征來確定故障發(fā)生在哪一個(gè)齒輪上。
    (3)當(dāng)零部件發(fā)生機(jī)械松動時(shí)，譜圖上可能出現(xiàn)半倍頻的特征信號。