設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)第7章-狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷應(yīng)用實(shí)例

1、2022-3-91第七章第七章 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷應(yīng)用實(shí)例狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷應(yīng)用實(shí)例 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過對(duì)本章的典型案例分析講解：n加深對(duì)前述章節(jié)的理解；n加強(qiáng)應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)踐問題能力的訓(xùn)練。 2022-3-92第一節(jié)第一節(jié) 典型應(yīng)用案例典型應(yīng)用案例 一、關(guān)鍵機(jī)組的晴雨表一、關(guān)鍵機(jī)組的晴雨表n對(duì)于關(guān)鍵機(jī)組關(guān)鍵機(jī)組，故障診斷從業(yè)人員堅(jiān)持監(jiān)測(cè)并在機(jī)組異常時(shí)增加數(shù)據(jù)采集頻次，以便密切關(guān)注它們的發(fā)展趨勢(shì)。n由于持之以恒地開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)工作，提供了提供了大量科學(xué)依據(jù)，繪制了繪制了一張?zhí)刈o(hù)機(jī)組的振動(dòng)晴雨表振動(dòng)晴雨表，使他們始終能夠能夠?qū)C(jī)組運(yùn)行狀況作出全方位全方位的客觀正確客觀正確的評(píng)價(jià)，讓設(shè)備時(shí)時(shí)受

2、控、處處受控。應(yīng)該說，大機(jī)組提升提升了狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的持續(xù)有效開展又有力地推進(jìn)推進(jìn)了特護(hù)管理。2022-3-93圓盤反應(yīng)器的攪拌器由一臺(tái)四級(jí)減速齒輪箱帶動(dòng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖7-1所示。計(jì)算出其主要頻率成份，見表7-1。二、聚酯圓盤反應(yīng)器齒輪箱故障二、聚酯圓盤反應(yīng)器齒輪箱故障(磨損磨損) 速比i=220.32 單位：Hz 輸入軸 2#軸 3#軸 4#軸 輸出軸 17.10 3.77 0.96 0.27 0.08 級(jí)嚙合 級(jí)嚙合 級(jí)嚙合 級(jí)嚙合 256.50 60.35 14.37 3.73 Z1=15Z3=16Z2=68Z4=63Z5=15Z6=54Z8=48Z7=14圖圖7-

3、1 圓盤反應(yīng)器齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖圓盤反應(yīng)器齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 表表7-1 圓盤反應(yīng)器齒輪箱固有頻率圓盤反應(yīng)器齒輪箱固有頻率2022-3-94圖7-2 某圓盤反應(yīng)器齒輪箱高速部頻譜圖 圖7-2 某圓盤反應(yīng)器齒輪箱低速部頻譜圖 n 由于：由于：特征頻率均為3.8Hz，與低速部級(jí)嚙合頻率及高速部第二根軸工頻基本一致，這樣就有兩種故障可能故障可能，一是級(jí)嚙合狀況不好，二是第二根齒輪軸存在問題；低速部振值較高速部大很多，且低速部測(cè)點(diǎn)位于級(jí)嚙合點(diǎn)正下方；受力分析，功率(P)=扭矩(N)角速度()，越往低速端，扭矩越大，受力越大（假設(shè)齒輪箱傳遞功率不損耗的情況下）；從設(shè)計(jì)上看，級(jí)嚙合配對(duì)齒輪模數(shù)雖然足夠

4、大，但是根據(jù)受力分析情況其中的14T小齒輪仍是一薄弱環(huán)節(jié)。n 因此判斷：因此判斷：故障源極有可能是14T小齒輪齒面損傷小齒輪齒面損傷。2022-3-95維保措施維保措施 n將攪拌軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速由4.5rpm降為4rpm；n更換潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油，添加抗磨劑；n將振動(dòng)、聲音、溫升、電流等納入密集監(jiān)控密集監(jiān)控； n對(duì)原潤(rùn)滑油進(jìn)行鐵譜分析鐵譜分析（后來的檢測(cè)報(bào)告證實(shí)油液中Fe含量偏高）； n落實(shí)事故應(yīng)急預(yù)案應(yīng)急預(yù)案。2022-3-96該圓盤反應(yīng)器該圓盤反應(yīng)器齒輪箱齒輪箱低速部振動(dòng)趨勢(shì)圖低速部振動(dòng)趨勢(shì)圖 n（齒輪箱解體）結(jié)論：結(jié)論：14T小齒輪工作面磨損近1mm，嚙合間隙嚴(yán)重超標(biāo)；受齒輪嚙合相互影響，其他齒輪亦

5、有不同程度磨磨損損（其中級(jí)嚙合兩齒輪、級(jí)嚙合大齒輪較嚴(yán)重）；受嚙合狀況影響，14T小齒輪外側(cè)軸承一滾子產(chǎn)生點(diǎn)蝕，如果繼續(xù)運(yùn)行下去，后果不堪設(shè)想。與先前判斷相符。n 用十六字概括：“判斷準(zhǔn)確、決策果斷、措施有力、檢修及時(shí)判斷準(zhǔn)確、決策果斷、措施有力、檢修及時(shí)”，堪稱預(yù)測(cè)維修、決策維修的典范。01234562002年7 月 2 5 日2002年8 月 2 5 日2002年9 月 2 5 日2002年1 0月 2 5 日2002年1 1月 2 5 日2002年1 2月 2 5 日2003年1 月 2 5 日監(jiān)測(cè)日期振動(dòng)幅值速度( M M/S)降轉(zhuǎn)速換油，加抗磨劑2022-3-97三、大容量滌綸生產(chǎn)增

6、壓泵齒輪箱故障三、大容量滌綸生產(chǎn)增壓泵齒輪箱故障(不對(duì)中不對(duì)中) n 由于：由于：圖7-5中，輸入軸工頻2倍頻38.94Hz成份較凸出；圖7-6中，級(jí)齒輪嚙合頻率2倍頻1285Hz成份較凸出，且其周圍以輸入軸工頻19.47Hz為間隔的邊帶頻成份頗為豐富；高速部存在異響；輸入端軸封滲油；齒輪箱溫度偏高溫度偏高；潤(rùn)滑油粘度與機(jī)械雜質(zhì)指標(biāo)不合格；經(jīng)查高速部軸承座8顆固定螺栓中有2顆松動(dòng)。n因此判斷：因此判斷：輸入軸有不對(duì)中不對(duì)中現(xiàn)象，且由此引起由此引起了齒輪不對(duì)中現(xiàn)象，同時(shí)輸入軸與齒輪可能存在配合松動(dòng)配合松動(dòng)問題，鍵剪切或齒面出現(xiàn)損傷。圖圖7-5 該齒輪箱位移譜圖該齒輪箱位移譜圖 圖圖7-6 該齒輪

7、箱速度譜圖該齒輪箱速度譜圖 輸入軸工頻輸入軸工頻嚙合頻率嚙合頻率2022-3-98圖圖7-10 鍵損傷情況鍵損傷情況 n 結(jié)論：結(jié)論：輸入軸鍵槽劃鍵槽劃口口、軸頭磨損，鍵損傷，齒輪孔磨損、鍵槽磨損且存在少許壓壓潰潰，如圖7-8至圖7-11所示，與先前判斷相符。 采取停機(jī)更換齒輪箱。圖圖7-11 齒輪輪轂孔、鍵槽情況齒輪輪轂孔、鍵槽情況 圖圖7-8 該齒輪箱輸入軸與鍵該齒輪箱輸入軸與鍵 圖圖7-9 輸入軸鍵槽劃口情況輸入軸鍵槽劃口情況 2022-3-99四、滌綸短纖維紡絲計(jì)量泵減速機(jī)四、滌綸短纖維紡絲計(jì)量泵減速機(jī)簡(jiǎn)易測(cè)振簡(jiǎn)易測(cè)振(儀儀) 生產(chǎn)線位號(hào)修前修前修后修后生產(chǎn)線位號(hào)修前修前修后修后9K9

8、3.020.5713K73.070.78212.970.4793.030.73173.120.72162.860.77232.890.43212.890.6110K12.980.61222.760.6442.780.57242.690.5563.010.6514K92.990.6411K12.980.48122.870.582.830.69132.640.42123.040.78142.560.7193.110.79172.710.63223.060.7415K53.070.7212K12.980.52103.040.7392.790.46122.990.72132.680.43172.850

9、.68162.650.6516K12.830.61203.010.79222.750.58n長(zhǎng)期以來，以“聽、看、摸、嗅” 為主，必須增加“測(cè)”的手段(巡檢方式) n采用簡(jiǎn)易測(cè)振儀簡(jiǎn)易測(cè)振儀對(duì)所有減速機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，先后將幅值超過3m/s2、2.5m/s2的機(jī)臺(tái)逐月安排檢修。n2002年累計(jì)安排修理34臺(tái)減速機(jī)，見右表，大大改善了機(jī)組運(yùn)行狀況。n定量分析使檢修之計(jì)劃性、針對(duì)性、預(yù)防性、徹底性有機(jī)地結(jié)合有機(jī)地結(jié)合了起來，成為當(dāng)時(shí)該廠實(shí)施企業(yè)量化管理的一個(gè)亮點(diǎn)。2022-3-910五、滌綸短纖維后處理裝置五、滌綸短纖維后處理裝置齒輪箱齒輪箱故障故障 以往經(jīng)驗(yàn)判斷可能是輸入軸上的主動(dòng)齒輪松動(dòng)引起嚙合

10、狀況不好。 跟蹤監(jiān)測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)幅值有振動(dòng)幅值有顯著上升顯著上升，且邊帶頻更加豐富邊帶頻更加豐富，表明表明故障進(jìn)一步惡化，很有可能輪齒已經(jīng)損傷。解體檢修，發(fā)現(xiàn)主動(dòng)齒輪上有一齒齒面剝落，輸入軸與主動(dòng)齒輪配合松動(dòng)，于是更換輸入軸、配對(duì)弧錐齒輪等件，組裝后開車恢復(fù)正常。1長(zhǎng)邊軸齒輪箱故障長(zhǎng)邊軸齒輪箱故障剝落剝落配合松動(dòng)配合松動(dòng)；松動(dòng)松動(dòng)斷齒斷齒 （齒輪箱A）齒輪嚙合頻率二倍頻二倍頻2fc（805.11Hz）成份成份較高，說明齒輪嚙合狀況欠佳，存在齒輪不對(duì)中現(xiàn)象。同時(shí)，嚙合頻率嚙合頻率fc（402.54Hz）及2fc周圍均出現(xiàn)了以輸入軸工頻輸入軸工頻fz輸入（輸入（17.51Hz）和輸出軸工頻輸出軸

11、工頻fz輸出（輸出（11.5Hz）為間隔的邊帶頻，其中尤以840.13Hz（2fc+2fz輸入）譜線最為突出，因此因此根據(jù)圖圖7-8 齒輪箱齒輪箱A頻譜圖頻譜圖 嚙合頻率嚙合頻率2倍頻率倍頻率2022-3-911圖圖7-9 齒輪箱齒輪箱B焊接焊接處理后譜圖處理后譜圖 圖圖7-10 齒輪箱齒輪箱B第一次修后譜圖第一次修后譜圖 圖圖7-11 齒輪箱齒輪箱B第二次修前譜圖第二次修前譜圖 圖圖7-12 齒輪箱齒輪箱B第二次修后譜圖第二次修后譜圖 齒輪箱B于2004年11月15日對(duì)大齒輪與輸出軸實(shí)施焊接處理焊接處理，采集數(shù)據(jù)見圖7-9；17日更換傳動(dòng)更換傳動(dòng)部件部件，但由于新弧錐齒輪不成對(duì)引發(fā)了劇烈的振

12、動(dòng)劇烈的振動(dòng)；之后密切關(guān)注，分別見圖7-10（399.91Hz為嚙合嚙合頻率頻率，邊帶頻邊帶頻間隔為輸入軸工頻17.35Hz）、圖7-11，期間振動(dòng)總幅值呈下降下降趨勢(shì)，邊帶頻邊帶頻成份卻呈上升上升趨勢(shì)，這顯然是零件塑性變形塑性變形所致，而結(jié)合從新齒輪不成對(duì)造成嚙合點(diǎn)分布不正確的角度去分析，最有可能的情況是小齒輪正在逐漸損傷損傷以及其與輸入軸之間的配合正在逐漸變松變松；12月1日小齒輪即多齒折斷折斷，最終再更換一對(duì)齒輪后恢復(fù)正常（見圖7-12）。 焊接處理（大齒輪與輸出軸）焊接處理（大齒輪與輸出軸）更換傳動(dòng)部件更換傳動(dòng)部件2倍嚙合頻率倍嚙合頻率出現(xiàn)塑形變形出現(xiàn)塑形變形更換齒輪更換齒輪2022-

13、3-912 總結(jié)齒輪箱B的故障診斷經(jīng)驗(yàn)，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：邊帶頻是比齒輪嚙合頻率本身更好的齒輪邊帶頻是比齒輪嚙合頻率本身更好的齒輪故障的指示；一般地，可用嚙合頻率與其周圍邊帶頻故障的指示；一般地，可用嚙合頻率與其周圍邊帶頻的幅值差來指示齒輪的好壞，幅值差越小，故障程度越的幅值差來指示齒輪的好壞，幅值差越小，故障程度越嚴(yán)重。嚴(yán)重。更有甚者，邊帶頻超過嚙合頻率本身的情況，如圖所示，這說明必須安排停機(jī)修理了。嚙合頻率邊帶頻2022-3-9132三道牽伸機(jī)齒輪故障三道牽伸機(jī)齒輪故障損傷損傷松動(dòng)松動(dòng) 由于：由于：嚙合頻率309.79Hz周圍321.3Hz、332.75Hz等輸入軸邊帶頻成分顯著；

14、振動(dòng)幅值較上月反而有所下降，但此前該設(shè)備危險(xiǎn)指數(shù)一直在“主要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行晴雨表”中高居榜首。 因此判斷：因此判斷：因此懷疑故障情況已經(jīng)發(fā)生變化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合頻譜特征，判斷可能是局部塑性變形局部塑性變形導(dǎo)致幅值反降。 結(jié)論：結(jié)論：輸入軸小齒輪齒損傷損傷，且軸孔配合松動(dòng)松動(dòng)，與先前判斷相符。 圖圖7-14 某三道牽伸機(jī)修后頻譜圖某三道牽伸機(jī)修后頻譜圖 圖圖7-13 某三道牽伸機(jī)修前頻譜圖某三道牽伸機(jī)修前頻譜圖 嚙合頻率嚙合頻率嚙合頻率嚙合頻率邊頻帶邊頻帶邊頻帶邊頻帶2022-3-914n仔細(xì)分析上述三個(gè)故障案例，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象：即三臺(tái)齒輪箱都存在軸與齒輪輪轂之間的軸孔軸孔配合松動(dòng)配合松動(dòng)。

15、這應(yīng)該歸因于兩接觸表面（軸孔配合面）間的微量振動(dòng)所產(chǎn)生的微動(dòng)磨損微動(dòng)磨損。n事實(shí)上，齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面剝落與斷齒等齒輪基本失效形式，除了除了與齒輪制造、安裝、維護(hù)等因素有關(guān)外，有很大一部分原因很大一部分原因是由于軸孔配合逐漸變松而誘發(fā)的，這是一種典型的漸發(fā)性故障漸發(fā)性故障。邊頻帶分析邊頻帶分析可以幫助我們進(jìn)行診斷。2022-3-9153三道牽伸機(jī)軸承故障三道牽伸機(jī)軸承故障 表表7-3 HV582型三道牽伸機(jī)輸入軸軸承故障頻率表（單位：型三道牽伸機(jī)輸入軸軸承故障頻率表（單位：Hz） 位號(hào)型號(hào)轉(zhuǎn)速基頻保持架滾動(dòng)體外環(huán)內(nèi)環(huán)前軸承22318CDE4687rpm11.454.73762.8775.

16、79107.4后軸承22320CDE4687rpm11.454.72361.9775.58107.6圖圖7-15 2006年年4月份測(cè)試譜圖月份測(cè)試譜圖 圖圖7-16 球籠聯(lián)軸節(jié)更換前球籠聯(lián)軸節(jié)更換前 圖7-15為正常譜圖。圖7-16顯示， 三道牽伸機(jī)振動(dòng)幅值超過第六章第四節(jié)表6-6所列振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（試行）中的ALARM2（P117），逼近臨界值臨界值，輸入軸軸承存在故障隱患，同時(shí)有豐富的以球籠聯(lián)軸節(jié)工頻11.45Hz為間隔的邊帶頻成份，反映出球籠聯(lián)軸節(jié)狀況不好。 2022-3-916 16日開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)輸入軸后軸承由于軸擋未裝已發(fā)生移位并跑內(nèi)圈，復(fù)位并安裝軸擋恢復(fù)。17日更換球籠聯(lián)軸節(jié)。顯然由

17、于主要故障尚未排除，更換球籠聯(lián)軸節(jié)之后測(cè)試頻譜（圖7-17）仍然異常。待生產(chǎn)調(diào)度妥善后，安排長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)修理，最終于23日更換輸入軸兩軸承輸入軸兩軸承后排除故障，見圖7-18。 圖圖7-17 球籠聯(lián)軸節(jié)更換后球籠聯(lián)軸節(jié)更換后 圖圖7-18 軸承更換后軸承更換后 需要說明的是，這一故障的誘發(fā)源是上次修理時(shí)后軸承端部未裝軸擋。2022-3-917 對(duì)于滌綸短纖維后處理裝置齒輪箱故障，一方面，經(jīng)過多年刻苦鉆研和努力實(shí)踐，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，目前已經(jīng)具備了一定的故障分析和判斷能力，可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信息；一方面，通過長(zhǎng)期以來對(duì)故障機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，在確保潤(rùn)滑萬無一失潤(rùn)滑萬無一失的前提下，齒輪箱故障

18、多是由于疲勞破壞所致，漸發(fā)性故障漸發(fā)性故障居多，從其早期形成到喪失功能一般有一個(gè)較長(zhǎng)期的過程，這使診斷人員有充分的時(shí)間觀察其故障劣化發(fā)展情況；一方面，短纖后處理裝置屬間歇制工作間歇制工作設(shè)備，可以利用了桶時(shí)間進(jìn)行檢修。所有這些為在滌綸短纖維后處理裝置推行設(shè)備狀態(tài)維修創(chuàng)造了極為有利的條件，近十年來，編者原所在單位已根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)情況，對(duì)生產(chǎn)線安排了多次深度檢修，如齒輪箱開蓋檢查、調(diào)整、緊固，并處理了上百起故障，基本上做到了在高度預(yù)知的情況下，適時(shí)地、合理地安排預(yù)防性修理。 2022-3-918六、動(dòng)力循環(huán)水泵軸承座故障六、動(dòng)力循環(huán)水泵軸承座故障 由于：由于：g/SE值非常大值非常大，其反應(yīng)出沖擊能

19、量的大小；頻譜中轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；該測(cè)點(diǎn)位于前軸承座前軸承座，且采集方向?yàn)閺较驈较颉?因此判斷：因此判斷：第一種可能，前軸承座內(nèi)部存在徑向撞擊力徑向撞擊力；第二種可能，靠近前軸承的彈性柱彈性柱銷聯(lián)軸器銷聯(lián)軸器存在故障。 結(jié)論：結(jié)論：對(duì)該水泵進(jìn)行檢修，經(jīng)解體前軸承座后發(fā)現(xiàn)，軸承跑軸承跑外圈外圈并伴有撞擊撞擊，已將軸承座內(nèi)孔磨出約1mm多深的凹痕，潤(rùn)滑潤(rùn)滑油呈黑色油呈黑色，與此前第一種判斷基本相符。 圖圖7-19 該水泵前軸承座徑向該水泵前軸承座徑向g/SE頻譜圖頻譜圖 2022-3-919n動(dòng)力設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中雖屬輔助和服務(wù)性質(zhì)，但關(guān)系到生產(chǎn)能否順利而不間斷順利而不間斷地進(jìn)行，因此也應(yīng)

20、始終把其維護(hù)維護(hù)、修理修理和運(yùn)行的安全可靠運(yùn)行的安全可靠置于首位，并突出抓好狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作。n動(dòng)力機(jī)泵一般均有備臺(tái)備臺(tái)可以切換，屬間歇制工作間歇制工作設(shè)備，可作為推行設(shè)備狀態(tài)維修的試點(diǎn)試點(diǎn)。n總結(jié)在動(dòng)力設(shè)備推行狀態(tài)維修的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，最重要的一點(diǎn)最重要的一點(diǎn)就是就是，狀態(tài)監(jiān)測(cè)在使維修活動(dòng)之計(jì)劃性、針對(duì)性、預(yù)防性、徹底性更加有機(jī)地結(jié)合起來的同時(shí)，大大提高了維修活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性，即在確保設(shè)備正常工作的前提下，避免過剩過剩的維修活動(dòng)，提高設(shè)備的可利用可利用率率，充分發(fā)揮零件的最大壽命最大壽命，真正做到視狀態(tài)維視狀態(tài)維修修。2022-3-920第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)

21、裝置中的應(yīng)用 一、引言一、引言 n單獨(dú)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)由多臺(tái)電機(jī)分別拖動(dòng)n集體驅(qū)動(dòng)集體驅(qū)動(dòng)由單臺(tái)電機(jī)一并拖動(dòng)n東洋紡年產(chǎn)1.5萬噸滌綸短纖維后處理生產(chǎn)線萬噸滌綸短纖維后處理生產(chǎn)線采取了集體驅(qū)動(dòng)的方式。其中的主傳動(dòng)組件（習(xí)慣上稱為長(zhǎng)邊軸，其動(dòng)力源為一臺(tái)250kW直流電機(jī)）驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)著從導(dǎo)絲機(jī)到卷曲機(jī)的各單元機(jī)，以保證保證各單元機(jī)之間在一定的牽伸比要求下，線速度協(xié)調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)全流程同步運(yùn)轉(zhuǎn)。2022-3-921圖圖7-25 中段短纖后處理裝置傳動(dòng)系統(tǒng)中段短纖后處理裝置傳動(dòng)系統(tǒng) n長(zhǎng)邊軸長(zhǎng)邊軸共有12臺(tái)減（變）速器，電機(jī)與減速器之間、減（變）速器之間、減（變）速器與單元機(jī)之間由不同直徑的軸和各種聯(lián)軸節(jié)

22、（或轉(zhuǎn)矩限制器）聯(lián)接。n圖7-25是中段短纖后處理裝置傳動(dòng)系統(tǒng)圖，其中包包含含了長(zhǎng)邊軸的MG、BG3、CG3、BG2、CG2五臺(tái)減（變）速器和第二牽伸機(jī)（DF2）、第三牽伸機(jī)（DF3）兩臺(tái)關(guān)鍵單元機(jī) 第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-922 顯然顯然，長(zhǎng)邊軸長(zhǎng)邊軸在傳遞動(dòng)力的同時(shí)，也傳遞著振動(dòng)與噪聲；而在正常生產(chǎn)時(shí)，纖維絲束成為各單元機(jī)之間的另一根紐帶。因此因此，一旦某個(gè)部位發(fā)生了故障，這種故障信息往往波及其它部位，這不但不但給日常的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作帶來了很大的困難，同時(shí)同時(shí)也對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作造成了許多困惑。 二、故障情況二、故障

23、情況 2002年11月17日晚，某公司一條短纖生產(chǎn)線掛絲生產(chǎn)后，DF2即出現(xiàn)異常振動(dòng)，并伴有規(guī)律性聲響。當(dāng)夜對(duì)DF2進(jìn)行第一次開箱檢查，檢查重點(diǎn)為輸入軸和過橋軸，未能排除故障未能排除故障。第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-923三、故障分析三、故障分析 18日上午，在空載狀態(tài)下對(duì)DF2進(jìn)行測(cè)試分析。 由于：由于：特征頻率是2#輥軸與浸漬輥中間軸之間的齒輪傳動(dòng)嚙合頻率齒輪傳動(dòng)嚙合頻率156Hz；圖7-22中156Hz旁還出現(xiàn)出現(xiàn)了以牽伸輥工頻牽伸輥工頻3.52Hz為間隔的邊帶頻為間隔的邊帶頻。 因此判斷：因此判斷：2#輥軸存在故障信息，一般

24、為軸孔松動(dòng)、鍵剪切所致。 根據(jù)分析結(jié)果：根據(jù)分析結(jié)果：對(duì)DF2進(jìn)行第二次開箱檢查，檢查重點(diǎn)檢查重點(diǎn)為2#輥軸和浸漬輥中間軸，發(fā)現(xiàn)2#輥軸上42T齒輪與軸之間盤動(dòng)存在周向位移，與監(jiān)測(cè)結(jié)果相符。 圖圖7-25 DF2過橋軸頻譜圖過橋軸頻譜圖 圖圖7-26 DF2 2#輥軸頻譜圖輥軸頻譜圖 第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-924 對(duì)DF2實(shí)施檢修，更換更換2#輥軸、42T齒輪、鍵等件。但再次掛絲開車后，異響并未就此消除異響并未就此消除。（事實(shí)上，從拆下來的情況看，軸孔及鍵配合尺寸超差并不嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)就覺得此處隱患不象是主因。）n在接下來的時(shí)間里

25、，又對(duì)與DF2毗鄰聯(lián)結(jié)的BG2、CG3進(jìn)行了開蓋檢查，均未果。起初認(rèn)為起初認(rèn)為，既然聲響由DF2發(fā)出，理所當(dāng)然問題應(yīng)該出在那一帶（注：DF2與DF3實(shí)際相距數(shù)米），其實(shí)這一觀點(diǎn)帶有較大的片面性。n轉(zhuǎn)而將目光投向了其它機(jī)臺(tái)。恰在此時(shí)，19日下午，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生了變化，長(zhǎng)邊軸中段以及長(zhǎng)邊軸中段以及DF3都出現(xiàn)了類似響聲類似響聲，而此時(shí)DF2的響聲似乎并不明顯了響聲似乎并不明顯了，這意味著癥結(jié)不一定就出在DF2附近。第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-925 擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，圖7-27便是19日晚在DF3過橋軸處測(cè)得的頻譜圖。從圖中不難發(fā)現(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)，過橋

26、軸工頻6.41Hz及輸入軸工頻11.38Hz均有明顯的諧波頻率成分，其中尤以過橋軸工頻的4倍頻25.63Hz和輸入軸工頻的3倍頻34.15Hz幅值為最高，這說明DF3過橋軸、輸入軸均存在問題。 再看圖7-28，這是在BG3處采集的頻譜圖，BG3齒輪嚙合頻率398.44Hz、DF3級(jí)傳動(dòng)齒輪嚙合頻率307.37Hz、級(jí)傳動(dòng)齒輪嚙合頻率179.29Hz周圍均存在以DF3過橋軸工頻為間隔的邊帶頻，另外也有以輸入軸工頻為間隔的邊帶頻（387.06Hz）。此外，MG、CG3等處也存在類似情況，這里就不再一一贅述。 圖圖7-27 DF3過橋軸頻譜圖過橋軸頻譜圖 圖圖7-28 BG3頻譜圖頻譜圖 第二節(jié)第二

27、節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 過橋軸輸入軸4倍3倍DF3 II級(jí)嚙合頻率DF3 I級(jí)嚙合頻率BG3 齒輪嚙合頻率2022-3-926BG2輸入端顯然存在上述故障信息，而此故障信息在輸出端已經(jīng)明顯衰減。 圖圖7-29 BG2輸入端頻譜圖輸入端頻譜圖 圖圖7-30 BG2輸出端頻譜圖輸出端頻譜圖 20日上午，再作一次系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)邊軸幾臺(tái)減速器的測(cè)試數(shù)據(jù)（均為垂直方向）見下表。比較表中數(shù)據(jù)，得知BG3處振動(dòng)最大，與其相連的單元機(jī)正是DF3。減速器名稱MGBG3CG3BG2 CG2 位移值（m）4.68778.63485.35336.89016.1896速度值（mm

28、/s） 1.57874.26021.09882.84011.1393第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-927 而將前后兩次在DF3過橋軸處測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，又發(fā)現(xiàn)其并不穩(wěn)定，見下表。 n綜合上述情況：綜合上述情況：DF3輸入軸、過橋軸存在嚴(yán)重故障。n由于：由于：工頻fz、2fz、3fz及高次fz成份均有出現(xiàn)；存在以工頻fz為間隔的邊帶頻成份；幾臺(tái)減速器中，與DF3相連的BG3振動(dòng)最大；故障部位在恒定轉(zhuǎn)速、負(fù)荷下，幅值不穩(wěn)定（“開”和“閉”兩種變化）。n因此判斷：因此判斷：輸入軸、過橋軸很有可能已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋裂紋。n損壞情況：損壞情況：

29、DF3輸入軸、過橋軸上的鍵已嚴(yán)重剪切，輸入軸產(chǎn)生周向約270裂紋裂紋，并由此導(dǎo)致前排幾對(duì)齒輪已出現(xiàn)膠合現(xiàn)象，如果再拖幾天，將會(huì)發(fā)生DF3大齒輪全部打壞的惡性事故。監(jiān)測(cè)日期 2002/11/19 2002/11/20 2002/11/22 位移值（m） 17.181 12.804 3.183(正常正常) 速度值（mm/s） 2.516 1.9694 1.0048(正常正常) 第二節(jié)第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在集體驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用 2022-3-928五、結(jié)論五、結(jié)論 由于第三牽伸機(jī)在紡絲生產(chǎn)流程中的特殊地位（線速度最高/負(fù)載最大）加之纖維絲束的紐帶作用，可以將其看作主動(dòng)機(jī)，而將第二牽伸機(jī)看作拖動(dòng)機(jī)，亦或說亦或說，某種程度上主電機(jī)是在第二牽伸機(jī)處作負(fù)功。因此，當(dāng)?shù)诙可鞕C(jī)存在薄弱環(huán)節(jié)（2#輥軸）時(shí)，其響聲很大，但將其排除后，第三牽伸機(jī)自身的問題便逐漸暴露無疑。 最后總結(jié)一條重要經(jīng)驗(yàn)重要經(jīng)驗(yàn)，即對(duì)于此類集體驅(qū)動(dòng)設(shè)備，開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作必須樹立全局觀念全局觀念，決不能將某臺(tái)單元機(jī)或減（變）速器孤立出來，而解決問題的關(guān)鍵在于找出主導(dǎo)因素主導(dǎo)因素。四、故障排除四、故障排