劉本海　李鑫　孫高飛　邢（xíng）增金

（青島特殊鋼鐵（tiě）有限公（gōng）司裝備（bèi）部）

摘　要：通過幅域分（fèn）析、時（shí）域分析、頻域分析（xī）、長波形（xíng）分析相結合的數據綜（zōng）合診斷分析方法，對（duì）軋機設備低速重載的齒輪（lún）箱進行狀態監測及（jí）故障診（zhěn）斷分析。

關鍵詞：低速重載軸承；振（zhèn）動頻譜分析（xī）；指標分析；故障診斷

引言

在實際（jì）工作中的軋機減速機設（shè）備的低轉速（sù）軸承（＜150 r/min），故障衝擊的能量不（bú）大，初期缺陷產生（shēng）的衝擊能（néng）量很小，而振動（如不平衡（héng）、不對中、基礎鬆動、齒輪齧合等）所產生（shēng）的振動能量相對更 大，因此直接對其進（jìn）行通常的時域、頻域分（fèn）析（xī），很難（nán）鑒別出軸承的 故障特征信號。

本（běn）文通過係統地對（duì）低轉（zhuǎn）速（sù）軸承振動信號進行跟蹤分析，以及現場設備的拆檢情況，建立起一套適用於公司軋機減速機低（dī） 速軸承的故障診斷方法：振動（dòng）頻譜的時域、頻域信號初步診斷，長波形用來采集設備的異常衝擊，同時結合裕度指標、脈衝指標、峰值指標（biāo）等幅域分析，以及長波形包絡解調（diào）分（fèn）析數據的變化來監測（cè）診斷（duàn）軸（zhóu）承的運行狀態。

1、故障診斷原理

1.1 振動頻譜分析技術

機械振動信號處理的基本方法有幅（fú）域分析、時域分析和頻域（yù）分析。頻域分析是確定信號的頻率（lǜ）結構，即（jí）信號中包（bāo）含哪些（xiē）頻率成分，分析的結果是以頻率（lǜ）為自變量的各種（zhǒng）物理量的譜線或曲線；信號波形是某種物理量隨（suí）時間變化的（de）關係（xì），信號在（zài）時間域內的變換或統計分析稱為時（shí）域分析；在波形的幅值上，對波形的Z大Z小值、平均值、有效值等幅值的概率分布，稱為幅域分析。

（1）頻域分析方法。頻域（yù）分析（xī）技術就是（shì）對采（cǎi）集的振動時域信號進（jìn）行快速傅裏葉變換，把時域信號轉換為頻域信號，從而得到（dào）信號的頻率成分。頻域分析方（fāng）法可（kě）以確定頻率（lǜ）的變化範圍，各頻率成分幅值的大小和能量大小，還可以依據設備的工頻，實（shí）現故（gù）障的判（pàn）別。頻域分析方法是目前Z成熟、Z有效的（de）故障診斷方法。 

（2）時域分析方法。根據振動的時（shí）間順序，即數據產生的先 後順序，提取信（xìn）號特征，查看（kàn）是否存在周期（qī）性衝擊的方法。 

（3）幅（fú）域分（fèn）析方法。信號的幅域分析也稱（chēng）為統計特征分析，主（zhǔ）要利用（yòng）振動信號的統計特征及（jí）頻（pín）率分布特征來進行分（fèn）析（xī）和診斷，應用較廣泛的有均方根值、峰值指標、峭度指標、裕度指標 等（děng）。幅域分（fèn）析不考（kǎo）慮原始信號的時序，僅與信號的複製大小及分（fèn） 布有關。

振動頻譜分析技（jì）術主要是現場采集設備振動信息，利用相關軟件對振動信息進行數字變換，提取與設備狀態有關的特征（zhēng）參數，從而對設備運行狀態做出判斷（duàn）。不（bú）同的（de）分析方法是（shì）從不同的角度觀（guān）察、分（fèn）析信號，使信號處理的結果更加利（lì）於故障分析與診斷。

1.2 幅域指標分析技術

2、設備信息

設（shè）備名稱：高線 6# 軋（zhá）機減速，設備結構：四級傳動減速機， 故障位置：第三軸被動端軸承內圈點蝕，軸承型號：23148FAG， 轉速：70.32 r/min，使用設備：榮知 802，傳感器：低頻 RH113，分析軟件：MOS3000。

3、檢修前後軸承各指標情（qíng）況分析（xī）

該軸承故障前，在時域圖、頻譜圖中均未發現明顯異常，主要頻率為二級齒輪齧合頻率（114.8 Hz）及其諧（xié）波。多頻譜加速 度圖曆史數（shù）據從2018年5月-12月無明顯變化。各（gè）幅域指標也在正常範圍內，無明顯波動。2019年1-3月，第三根軸被動端軸承頻譜、時域均（jun1）未（wèi）發現軸承特征頻率，且速度值（zhí）與加速度值均無明顯變化，但在（zài）幅域指標分析（xī）中發現裕度指標與脈衝指標等均有（yǒu）明顯上（shàng）升趨勢（表1）。

對此軸承采集長波形進行包絡解調分析，發現該軸承在空載時有周期性的衝擊（jī）。第三根軸被動端軸承內圈故（gù）障頻率14.648Hz及該軸轉頻的邊頻1.172 Hz，說（shuō）明該軸承內圈損壞比較嚴（yán）重。結合幅域指標的變化趨勢，診斷判定為該軸承（chéng）內圈（quān）故障。

4、軸承拆檢情況（kuàng）

通過以上各指標的對比，可以明顯看出軸承內圈磨損嚴重，2019年（nián）3月18日對該減速機軸承拆（chāi）檢，發現軸承內（nèi）圈磨損嚴重（圖1），軸承（chéng）更（gèng）換後，又進行了多次跟蹤監測，其各項指標均（jun1） 已（yǐ）恢複正常。

5、總結

裕度（dù）指標、峰值指標、脈衝指標等（děng）幅域分析指標對衝擊型故 障比較敏（mǐn）感，當低轉速軸承發生早期（qī）故障時，大幅值（zhí）的脈衝衝擊還不（bú）是很多，?域分析、頻 域分析均不明顯（xiǎn），但上述幅（fú）域指標已（yǐ）有明顯（xiǎn）增加（jiā）。當故（gù） 障逐（zhú）步發展時，此（cǐ）類（lèi）幅域指標上升較快（kuài），可有效診（zhěn）斷軸 承故障。本次案例將振動（dòng）時 域分析、頻域分析技術與幅域指標分析技術、長波形包（bāo）絡解（jiě）調技術相結（jié）合，多種手段相（xiàng）互補充，準確判斷軋（zhá）機減速機低轉速軸承的故障，說明該方法對低速軸承故 障診斷的（de）有效性，為全麵監測公司主機設備的安全有（yǒu）效運（yùn）行（háng）提供強有（yǒu）力的支撐。

來源：設備管理與維修. 2019,(21)