王濤

摘?要： 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)需要多個(gè)零部件與系統(tǒng)的支持，滾動(dòng)軸承在其中承擔(dān)的作用非同小可，直接關(guān)系機(jī)械能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文通過對齒輪箱中滾動(dòng)軸承的故障診斷及分析，希望可以起到一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 滾動(dòng);軸承;故障

【中圖分類號】TH165.3?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）03-0129-01

前言：旋轉(zhuǎn)機(jī)械顧名思義需要旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，在這類機(jī)械中齒輪箱中滾動(dòng)軸承發(fā)生故障的概率比較高，約占旋轉(zhuǎn)機(jī)械全部故障的30.5%。所以，科學(xué)診斷齒輪箱中滾動(dòng)軸承故障，分析其故障具體情況，對滾動(dòng)軸承故障預(yù)防與處理意義重大。

1?滾動(dòng)軸承的故障診斷方法分析

當(dāng)前滾動(dòng)軸承故障診斷方法有很多，一般常用的有排列熵診斷、混沌系統(tǒng)診斷、振動(dòng)檢測診斷等方式。其中，排列熵診斷方式在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中往往與其他方式結(jié)合應(yīng)用，例如K-ELM結(jié)合排列熵方式，可以優(yōu)化模型提升模型診斷精準(zhǔn)度[1]。本文接下來采用振動(dòng)檢測診斷方式對齒輪箱中滾動(dòng)軸承的故障進(jìn)行診斷及分析。振動(dòng)檢測方式主要通過提取轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的相關(guān)振動(dòng)頻率等頻譜與參數(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的信號處理技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)而對滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障部位與故障情況進(jìn)行分析，為之后故障處理提供依據(jù)。

2?齒輪箱中滾動(dòng)軸承故障診斷難點(diǎn)分析

2.1?頻譜故障特征分析難度大

利用振動(dòng)檢測方式對齒輪箱中滾動(dòng)軸承故障診斷時(shí)，依靠頻譜對故障特征分析相對難度大。造成頻譜分析難度大原因有三：一，齒輪箱內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜。齒輪箱內(nèi)部除了滾動(dòng)軸承之外，還有很多其他零部件，這些零部件與軸承相互交織大大增加了齒輪箱內(nèi)部環(huán)境的復(fù)雜性。而這種復(fù)雜性為頻譜帶來了一定干擾，增加了從中精準(zhǔn)挑選滾動(dòng)軸承頻譜難度;二，信號傳遞過程中會出現(xiàn)減弱。采用振動(dòng)檢測方式對滾動(dòng)軸承進(jìn)行診斷時(shí)，需要對相應(yīng)信號進(jìn)行發(fā)射與收集，所以整個(gè)信號流經(jīng)的程序比較長。信號的傳輸過程中難免出現(xiàn)減弱的情況，使得診斷不可能做到百分百精準(zhǔn);三，信號被其他信號掩蓋。在診斷中需要對齒輪箱發(fā)射信號，這些信號遇到齒輪箱中零部件之后反饋回傳，其他齒輪的反饋要明顯于故障反饋，進(jìn)而對故障反饋造成一定掩蓋，提升了頻譜篩選難度。

2.2?滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速確定難

齒輪箱由眾多零部件構(gòu)成，其中齒輪的大小各不相同，因此齒輪的轉(zhuǎn)速也不相同，而轉(zhuǎn)速會影響對齒輪中間滾動(dòng)軸承故障診斷的精準(zhǔn)度。大多數(shù)產(chǎn)商只會標(biāo)明齒輪總轉(zhuǎn)速比、齒輪尺寸等參數(shù)，并沒有提供每一級齒輪的具體轉(zhuǎn)速情況，給滾動(dòng)軸承故障診斷帶來不小難度[2]。因?yàn)?，不同轉(zhuǎn)速情況下軸承的頻譜特征是不相同的，故想準(zhǔn)確判斷具體故障情況，就不得不對轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究。

3?滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)例

3.1?軸承故障診斷實(shí)例概況

齒輪箱型號為標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱（FLENDER）H2SH04B，齒輪的總轉(zhuǎn)比1633.45 / 192.5=8.48。自2019年11月29日開始發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)提速情況。至2019年12月1日出現(xiàn)噪聲，對生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量造成十分不利影響。于是12月2日不得不對其進(jìn)行全方位故障診斷，以求盡快消除影響，確保正常生產(chǎn)。在診斷中采用振動(dòng)檢測—SKF技術(shù)，利用相關(guān)軟件（Version3.1.2版本）對頻譜等診斷圖進(jìn)行分析，之后結(jié)合結(jié)果對齒輪箱內(nèi)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行診斷分析與處理。在診斷中主要對振動(dòng)三根軸上的軸承所在位置進(jìn)行垂直、軸向、水平等檢測。檢測診斷之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與分析。

3.2?振動(dòng)檢測診斷結(jié)果

振動(dòng)檢測診斷結(jié)果比對H2SH04B齒輪箱軸承故障具體特征頻率數(shù)，具體數(shù)據(jù)如下（其中f1f2f3表示所在軸的頻率）：輸入軸承型號 33110，軸承外圈9.649Hzf1，軸承內(nèi)圈12.350Hzf1，滾動(dòng)體33.871Hzf1，保持架0.439Hzf1;中間軸承型號 32309B，軸承外圈7.182Hzf2，軸承內(nèi)圈9.817Hzf2，滾動(dòng)體2.9571Hzf2，保持架0.423Hzf2;輸出軸承型號一30217，軸承外圈8.571Hzf3，軸承內(nèi)圈11.428Hzf3，滾動(dòng)體3.301Hzf3，保持架0.429Hzf3;輸入軸承型號二30215，軸承外圈9.058Hzf3，軸承內(nèi)圈11.941Hzf3，滾動(dòng)體3.432Hzf3，保持架0.433Hzf3。

根據(jù)齒輪結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，計(jì)算出轉(zhuǎn)速為1527.51r/min，之后輸入f125.47Hz。得出加速度包絡(luò)頻譜發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)很高，高于正常值31.5gE（包絡(luò)單位），在頻譜中還表現(xiàn)出明顯諧波異常數(shù)值達(dá)到249.32Hz。之后將諧波異常值249.32Hz與輸入f125.47Hz軸頻率做商，得出特征頻率為9.789與上述故障系數(shù)十分相近。

并結(jié)合以往停機(jī)檢查樣頻譜中249.2HZ的頻率在中間軸上將表現(xiàn)為：249.2HZ=39.88X6.25Hz，根據(jù)上述診斷結(jié)果之后將33110軸承數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出的外圈故障頻率與故障特征頻率十分相近。結(jié)合診斷數(shù)據(jù)，診斷軸承故障為齒輪箱中33110軸承外圈損傷。2019年12月3日更換軸承，發(fā)現(xiàn)33110軸承外圈有明顯的滾子磨損。2019年12月8日對齒輪箱進(jìn)行復(fù)查，現(xiàn)場無噪聲，機(jī)械運(yùn)行正常。

3.3?滾動(dòng)軸承診斷建議

結(jié)合診斷經(jīng)驗(yàn)，得出滾動(dòng)軸承診斷中需要注意以下幾點(diǎn)：一，采用振動(dòng)檢測診斷方式對故障進(jìn)行診斷時(shí)，盡可能在每一個(gè)傳動(dòng)軸承上進(jìn)行檢測，避免齒輪箱對檢測結(jié)果造成的不利影響;二，滾動(dòng)軸承檢測中注重各部分全面檢測，從垂直、水平、軸向等方面全面建立監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)一步確保檢測準(zhǔn)確度;三，選擇合適的測量范圍。在振動(dòng)頻率選擇上要貼合具體齒輪箱的情況，確保檢測的準(zhǔn)確性;四，注重檢測經(jīng)驗(yàn)積累。日常注重軸承故障診斷經(jīng)驗(yàn)積累，及時(shí)記錄不同故障表現(xiàn)的癥狀，方便下次檢驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確做出預(yù)判[3]。

結(jié)束語：綜上所述，齒輪箱中滾動(dòng)軸承的故障診斷及分析方式有很多種，相關(guān)齒輪箱滾動(dòng)軸承故障診斷人員，可以根據(jù)機(jī)械的具體情況適當(dāng)選擇診斷方式，提升故障診斷準(zhǔn)確性。本文研究有限，還需要更多研究者加入研究之中，共同為技術(shù)進(jìn)步與推廣貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

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