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球磨机传动轴轴承测试与维修

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19

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Φ3660球磨机轴承测试及检修
魏 婕
（安徽六国化工股份有限公司 ，安徽 铜陵）
摘要： 在磷复肥生产装置中溢流式球磨机是原料细碎的主要设备，其传动部小齿轮轴系是非常关键的部位但故障多发，多种原因都可能造成轴承振动、轴承温度偏高.2011年6月，公司采用了瑞典SPM公司Leonova Infinity设备机械状态综合分析仪，对存在问题的齿轴轴系轴承进行了测试分析，并据此检修，结果满足要求。
关键词： 球磨机传动轴承 振动 状态测试 分析结果 维护建议 检修

我公司的原料球磨机在湿法磷酸的生产流程中，承担磷矿石的细碎工作,其作用主要是磨制细度小于100μm的合格矿浆，其运转正常与否直接影响流程生产的连续。目前共有1台Φ3。6×6.0和2台Φ3.6×8.0m溢流式球磨机，其主要由慢驱机构、同步主电机、中间延伸轴部、传动齿轮部（大齿圈、小齿轮轴)、筒体部、主轴瓦等组成，结构简图如图1所示。球磨机传动轴系是非常关键但故障多发的部位,多种原因都可能造成轴承振动、轴承温度偏高。2011年6月，公司采用了瑞典SPM公司Leonova Infinity设备机械状态综合分析仪，对存在问题的齿轴轴系轴承进行了测试分析。

一、球磨机轴承测试
测试时间：2011—6-21
测试仪器：瑞典SPM公司Leonova Infinity设备机械状态综合分析仪
测试技术:振动分析技术、冲击脉冲测试技术
测试设备:球磨机传动轴系轴承，测点布置见下图:1＃为延伸轴出料端轴承、2#为延伸轴输出轴承

报告编制：
1、下面报告提供单个轴承测点的三向振动测试数据和轴承冲击脉冲测试数据,以及振动测试频谱和时域波形图、冲击脉冲频谱供设备管理人员分析使用，诊断结论为检修提供参考。
2、振动测试使用压电式加速度传感器进行测试，提供振动加速度、速度、位移三单位幅值，并同时提供歪度、峭度等参数供分析参考.
3、冲击脉冲测试使用dBm/dBc进行测试,综合反映出轴承的损坏状态、润滑状态。该技术为瑞典SPM公司专利技术,可提供滚动轴承的早期故障状态评估。

测试数据：
1、轴承1
1。1振动测试数据(以下数据分别为轴向—垂直向—水平向）

数据说明：Leonova测试系统使用压电式加速度传感器进行测试，同步生成振动位移、速度、加速度三个单位幅值以及峰值因子、峭度、歪度等用于评价轴承状态的参数。本报告分析主要使用振动速度幅值，遵照ISO10816振动分析评价标准进行评判。该标准规定了设备的等级所应对照的报警幅值为7。1mm/s，故障标准为11。3mm/s.
轴向频谱:
红色虚线部分为齿轮啮合的理论征兆，黑色实线为实测曲线，使用理论征兆可以很方便的进行匹配分析.其中BPFO：轴承外圈故障征兆；BPFI：轴承内圈故障征兆;BSF：轴承滚动体故障征兆；FTF：轴承保持架故障征兆.下同。

说明：频谱图中加载了大齿轮圈与传动小齿轮的啮合征兆特征频率,可以看出振动频谱中主要为齿轮啮合成分。
垂直向

水平向

1。2轴承1冲击脉冲测试结果

数据说明：冲击脉冲技术是一种专门用于分析滚动轴承和齿轮故障的具有很大预警周期的技术。数据图中dBm/dBc代表轴承状态,其评价标准为〉20黄色预警，〉35红色报警；报警状态下轴承为故障轴承。dBc幅值超出标准代表润滑状态不佳。
冲击脉冲频谱，分析使用方法同上介绍.红色为理论故障征兆，黑色为实测数据。

分析：
1) 振动幅值和冲击脉冲值均不高，说明轴承状态良好，可继续使用。
2) 较大振动主要为齿轮啮合频率成分，说明传自齿轮啮合。

2、轴承2测试数据
2.1振动测试数据(以下数据分别为轴向—垂直向—水平向）

轴向

垂直向:

水平向:

使用轴承外环故障征兆匹配，发现出现轻微的故障信号。

轴承2冲击脉冲测试

分析：
1、 振动幅值和冲击脉冲值均不高，说明轴承状态良好，可继续使用.
2、 较大振动主要为齿轮啮合频率成分，说明传自齿轮啮合。
3、 轴承存在轻微的外环和滚动体故障征兆，考虑到其幅值很低，为正常现象，可以不作处理。

3轴承3测试
3.1振动测试数据（以下数据分别为轴向—轴向—垂直向-水平向）

由于轴向振动幅值很高，故进行两次测试,两次测试均表现出很大幅值，说明该轴承在承受轴向力，该受力应来自齿轮啮合.可通过下面频谱进一步分析。
轴向

垂直向

可以看出齿轮啮合频谱为主要成分，且出现了多次谐波，说明齿轮啮合间隙不好.

水平向

3。2冲击脉冲测试数据

分析：
1、 3号轴承振动轴向幅值很高，频谱出现多次谐波成分，且在2倍啮合频率处出现较大幅值，说明齿轮啮合不好，原因可能是轴不对中、齿面磨损导致的啮合间隙异常等。
2、冲击脉冲幅值dBm较高同样来自齿轮啮合，dBc幅值较低说明轴承润滑良好。

4、轴承4
4.1振动测试数据（以下数据分别为轴向-垂直向-水平向）

轴向

振动频谱上同样表现出明显的齿轮啮合频率,且2倍啮合频率突出.

使用轴承外环征兆匹配，振动频谱表现为外环的故障征兆。

垂直向

水平向

4。2冲击脉冲测试数据

分析:
1、 轴承4振动轴向幅值和冲击脉冲值均较高，其中振动频谱上可见齿轮啮合征兆，并表现出轴承外环故障特征，说明齿轮啮合不好，且轴承状态不佳。
2、 冲击脉冲同样表现出轴承的外环故障征兆，但是幅值为黄色预警,说明轴承尚可运行,但是要注意做好润滑维护。
3、 该轴承可能是由于齿轮啮合较大振动影响所致，长期运行会对轴承健康非常不利。

基于诊断结果的维护建议：
1、 齿轮啮合状态不好，建议维护时检查齿面状态，并调整齿轮啮合间隙和对中情况。
2、 4号轴承有早期故障征兆,建议加强润滑和定期监测，防止状态恶化和意外停机。
3、 3号轴承承受较大轴向力,较为容易损坏,建议对齿轮维护后进行定期监测。
4、 由于整个轴系处于齿轮啮合的较大振动工作环境下，建议在设备进行维护以前加强监测频次。

二、检修记录和运行现状
考虑2倍啮合频率处出现较大幅值说明齿轮啮合不好,原因可能是轴不对中、齿面磨损导致的啮合间隙异常等情况，安排了以下检查修理内容.
1、啮合间隙和齿面接触情况检测
表三 大小齿轮啮合间隙
检测项目
标准要求
齿侧间隙
1。16—--2。44
啮合顶隙
8.0—-8.3
啮合接触面积
沿齿高﹥40％，沿齿长﹥50％,并应趋于齿轮侧面中部

实际检测情况
主电机驱动端
慢速端
齿顶间隙
11.0
12。1
齿侧间隙
2。50
2.80
啮合接触面积
20%
45％
2、 小齿轮轴系与延伸轴的对中情况（螺栓检查复紧的情况下打表检查)
表三小齿轮轴系对中情况
检测项目
标准要求
径向不同轴度
<0.20mm
端面不同轴度
8.0--8。3
径向实际检测结果
端面实际检测结果
a4=3.82
a3=3。20
a3=4.05
a1=3.00

s1=3。50
s2=3.52
s4=3。76
s3=3。80

检查结果：端面情况符合要求，；轴系径向存在：小齿轮轴低于延伸轴,偏心距为e=0。52 mm，同时齿轴相对外移，偏心距为e=0.31 mm；两半联轴器之间轴向距离较小2——3 mm。
3、 调整
a) 以均匀推进小齿轮轴后;
b) 于3#轴承底座加入垫片0.40 mm(径向、轴向偏差同时考虑）。
c) 调整结束后，螺栓复紧再次测量查对，满足同轴度标准要求，但齿轮顶隙进料端=9.8 mm，出料端=10.1仍较标准为大；
d) 检查齿圈连接螺栓和定位螺栓,紧固；
因准确调整需要较多时间，而停车检修时间有限，决定先试运再定。
4、 运行
试运行后，延伸轴轴承、小齿轮输入端轴承的温度基本恢复正常，但慢驱端轴承温度虽有下降但相对正常仍旧偏高，考虑轴承先期局部损伤的因素，决定保证润滑，加强监控.目前运行稳定。
状态检测为设备维护检修提供了准确、有效的依据,是提高设备管理水平的有效手段。