SP定寬機(jī)偏心軸承的故障診斷-----綜合診斷的必要性

   寬度控制是熱軋產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，隨著連鑄工藝的廣泛應(yīng)用，在熱軋生產(chǎn)工藝中，有一種定寬側(cè)壓機(jī)技術(shù)正取代傳統(tǒng)的大力輥軋邊技術(shù)。定寬側(cè)壓機(jī)（Sizing Press,簡稱SP軋機(jī)）是從國外引進(jìn)的新技術(shù)、新設(shè)備，具有世界很高水平。它的最大側(cè)壓量是350mm,與傳統(tǒng)大力輥軋機(jī)相比，具有寬帶調(diào)整范圍大、板寬與板形均勻性好及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

    隨著軋制結(jié)構(gòu)的提高，品種規(guī)格的擴(kuò)展，加上生產(chǎn)和設(shè)備人員對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究還不夠深入，設(shè)備故障所導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題日益暴露出來。每年由于定寬側(cè)壓機(jī)的故障造成整條生產(chǎn)線的非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間都很長，所以它是這條生產(chǎn)線上最大的隱患之一。

    設(shè)備故障會(huì)使設(shè)備維修費(fèi)用上升，生產(chǎn)能力下降，產(chǎn)品質(zhì)量不好會(huì)失去市場。隨著鋼鐵市場競爭越來越激烈，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量成為提高企業(yè)競爭的主要手段。所以能減少SP的設(shè)備故障率，可以為企業(yè)帶來很大的效益。

    在平時(shí)使用設(shè)備時(shí)，做好設(shè)備檢測、狀態(tài)監(jiān)測，通過提高設(shè)備的各種關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)、判定并優(yōu)化設(shè)備的維護(hù)、維護(hù)周期、有效提高設(shè)備的可靠性、降低設(shè)備的維護(hù)、維修費(fèi)用，從而提高企業(yè)的效益。

   SP軋機(jī)的運(yùn)動(dòng)由側(cè)壓機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)和調(diào)寬機(jī)構(gòu)三個(gè)主要部分完成， 其中側(cè)壓機(jī)構(gòu)由兩個(gè)曲柄滑塊組成；同步機(jī)構(gòu)由同步電動(dòng)機(jī)、增速機(jī)、大小同步偏心軸和同步框架組成，主要功能是保證模塊在側(cè)壓過程中和板坯的運(yùn)動(dòng)速度保持一致；調(diào)寬機(jī)構(gòu)采用兩臺(tái)調(diào)寬電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傘齒輪箱、傳動(dòng)蝸桿、帶螺母的蝸輪和螺桿機(jī)構(gòu)，通過螺桿推動(dòng)側(cè)壓框架的外層框架，最終調(diào)整側(cè)壓模塊的開口度。

    當(dāng)SP定寬機(jī)操作側(cè)主偏心軸附近出現(xiàn)異音或是其他不正常情況時(shí)，可以通過實(shí)施故障診斷來判定出現(xiàn)異音的原因。由于SP軋機(jī)主偏心軸最高工作轉(zhuǎn)速僅有50轉(zhuǎn)/分鐘，工作時(shí)還要承受高能量的沖擊載荷，屬典型的非均勻載荷低速重載設(shè)備，且所處環(huán)境惡劣（存在高溫、潮濕），使得單一的狀態(tài)監(jiān)測手段很難準(zhǔn)確把握其運(yùn)行狀態(tài)。大量的現(xiàn)場實(shí)踐表明，借助振動(dòng)分析和油液監(jiān)測對(duì)該類型設(shè)備實(shí)施綜合診斷，能夠掌握故障的發(fā)生部位及嚴(yán)重程度。

SP定寬機(jī)參數(shù)

   需要了解的參數(shù)有：

    主偏心軸承型號(hào)； 

    軸承參數(shù)：外圓、滾動(dòng)體平均直徑、軸承平均中徑 。

    軸承材質(zhì)：軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體是否均為軸承鋼，其合金元素是否以鉻（Cr）和錳（Mn）為主，保持架是否為普通碳鋼。

    潤滑方式：是否采用 2＃極壓鋰基脂進(jìn)行潤滑。

    軸承故障頻率：外圈：f外、內(nèi)圈：f內(nèi)、滾動(dòng)體：f滾、保持架：f保，其中f轉(zhuǎn)為軸承轉(zhuǎn)速頻率。

試驗(yàn)儀器

    振動(dòng)測試常用儀器為：CSI2130(Emerson 公司)，配備低頻傳感器。

     潤滑脂分析常用儀器為：SPECTROIL M 型油料光譜儀、RPD 旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀（Predict TechnologiesCo.）、BX60 鐵譜顯微鏡（Olympus）和 JSM-6460LV 型掃描電鏡（JEOL 公司）

結(jié)果分析

一、振動(dòng)分析

    （一）振動(dòng)值分析

    空載狀態(tài)下，測定兩側(cè)軸承（操動(dòng)側(cè)和轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)）在水平方向的振動(dòng)速度值和Peakvue值。從振動(dòng)速度值來看，來看兩軸承的絕對(duì)值是不是都比較小，有沒有哪一側(cè)的偏高；從 Peakvue 值來看，有沒有哪一側(cè)的數(shù)值要高得多，且有快速增長趨勢。

    （二）頻譜分析

    在空載狀態(tài)下，可以利用 CSI2130 的包絡(luò)解調(diào)模塊（Peakvue）對(duì)操作側(cè)軸承進(jìn)行信號(hào)采集分析。

    在空載狀態(tài)下，基頻正好是軸承滾子的故障頻率。從振動(dòng)分析來判定，操作側(cè)軸承的滾動(dòng)體和保持架之間是否有異常磨損現(xiàn)象，如果有異常磨損，但卻難判斷出故障的嚴(yán)重程度。

二、潤滑脂分析

    從軸承圓周方向均勻分布的三個(gè)樣點(diǎn)位置實(shí)施取樣，每個(gè)點(diǎn)的取樣量約50g，再利用自行開發(fā)的潤滑脂光譜和鐵譜分析方法對(duì)其進(jìn)行分析。

    （一）光譜分析

    對(duì)潤滑脂的金屬元素濃度進(jìn)行測定的方法是：先用特殊溶劑對(duì)潤滑脂進(jìn)行預(yù)處理，使之成為液體狀溶液，再利用油料光譜儀對(duì)其進(jìn)行測定。光譜分析表中可以列出滾動(dòng)軸承的合金成分：鐵、鉻、鎳、錳四種元素濃度。如果兩軸承潤滑脂中的金屬元素濃度均比較低，很難發(fā)現(xiàn)有明顯的異常磨損出現(xiàn)。

    （二）磨粒分析

    鐵譜分析也是先將潤滑脂預(yù)處理成液體狀溶液后再進(jìn)行分析的。通過鐵譜顯微鏡對(duì)金屬磨粒進(jìn)行觀察，如果操作側(cè)軸承潤滑脂中大尺寸的鐵磁性磨粒主要為切削狀鋼質(zhì)磨粒（其長軸尺寸最大超過2000 微米），且比較粗大；此外還存在少量尺寸在200微米以上的片狀磨粒；傳動(dòng)側(cè)軸承潤滑脂中大尺寸的鋼質(zhì)磨粒數(shù)量相對(duì)要少得多，主要為中等尺寸的片狀磨粒。則可認(rèn)為操作側(cè)軸承存在異常磨損現(xiàn)象。

    為了解操作側(cè)軸承潤滑脂中大尺寸磨粒的來源，可以利用掃描電鏡＋能譜儀對(duì)金屬磨粒進(jìn)行成分分析，以確定磨粒的來源。如果分析結(jié)果表明：潤滑脂中大尺寸的切削狀磨粒和尺寸較大的片狀磨粒均為普通碳鋼，則它們來源于軸承保持架的磨損；而中、小尺寸的磨粒有的含鉻合金鋼，有的為普通碳鋼。由于與保持架直接接觸的為滾動(dòng)體，而保持架上磨損下來的顆粒主要為粗大的切削狀磨粒，屬于典型的二體型磨料磨損，因此可以推斷出滾動(dòng)體出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形或破碎現(xiàn)象。

三、診斷結(jié)論及建議

    綜合以上振動(dòng)和磨粒分析結(jié)果，判定傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)軸承的磨損狀態(tài)，看這幾個(gè)位置有沒有異常磨損，故障有沒有發(fā)生在滾動(dòng)體與保持架之間，如果滾動(dòng)體有嚴(yán)重的變形或破碎現(xiàn)象，其故障將很有可能導(dǎo)致軸承卡死現(xiàn)象，會(huì)建議生產(chǎn)廠立即停機(jī)更換操作側(cè)軸承。

    對(duì)于非均勻負(fù)載的低速重載設(shè)備而言，使用單一的分析手段很難確診故障發(fā)生的部位和故障的嚴(yán)重程度，這時(shí)候最有效的手段就是綜合利用多種技術(shù)來對(duì)其實(shí)施診斷。我們通過振動(dòng)和潤滑脂中磨粒分析等多種分析方法的綜合應(yīng)用，可及時(shí)預(yù)報(bào) SP定寬機(jī)主偏心軸承存在的故障，準(zhǔn)確判斷出軸承故障發(fā)生部位和嚴(yán)重程度，對(duì)檢修起到了十分重要的指導(dǎo)作用，為盡快排除故障并迅速恢復(fù)生產(chǎn)起了重要的作用。

附：SP定寬機(jī)主偏心軸承的故障診斷論文