減速機(jī)的故障診斷與解決方法

曾益良

（深圳市金鴻達(dá)傳動(dòng)設(shè)備有限公司，廣東深圳 518000）

減速機(jī)是重金屬冶金工業(yè)企業(yè)中的重要設(shè)備，它安裝在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間，屬于相對獨(dú)立且封閉的重要傳動(dòng)設(shè)備。減速機(jī)能夠減少設(shè)備轉(zhuǎn)速，主要利用特定速比來進(jìn)行扭矩調(diào)整，建立單級類與多級類傳動(dòng)機(jī)制，有效控制齒輪。

1 減速機(jī)的常見故障診斷與解決方法

減速機(jī)的常見故障類型較多，所以在日常運(yùn)行該設(shè)備部件過程中必須做好故障診斷工作，并相應(yīng)提出有效解決方法。

1.1 減速機(jī)箱體溫度過高與軸承噪聲故障診斷與解決方法

減速機(jī)因?yàn)殚L時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行容易出現(xiàn)箱體溫度過高問題，這與減速機(jī)的生產(chǎn)、存儲(chǔ)與組裝等諸多因素有關(guān)，會(huì)引發(fā)軸承支撐架嚴(yán)重受損，例如出現(xiàn)滾動(dòng)點(diǎn)、內(nèi)外圈腐蝕問題，導(dǎo)致磨損現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。當(dāng)減速機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，減速機(jī)箱高溫問題與軸承噪聲問題都會(huì)出現(xiàn)，究其原因，主要是因?yàn)檩S承組裝過程中未能有效遵循相應(yīng)安裝要求，進(jìn)而導(dǎo)致軸承間隙過小或者過大，由此造成過高熱量與過大噪聲產(chǎn)生。當(dāng)然，它也與減速機(jī)箱箱體設(shè)計(jì)不科學(xué)有關(guān)，存在供油途徑缺陷，如果無法實(shí)現(xiàn)及時(shí)補(bǔ)油就會(huì)導(dǎo)致軸承快速運(yùn)行過程中出現(xiàn)溫度過高情況。

結(jié)合上述減速機(jī)的故障問題，提出相應(yīng)故障解決方法。①確保輸出與輸入軸的聯(lián)軸器密封件組合緊密有度，不能過于緊密，但也不能過分松懈。因?yàn)闇p速機(jī)在快速運(yùn)行過程中必然制造大量熱量，如果密封件組合密度過緊就會(huì)導(dǎo)致溫度失衡，不好控制。②如果減速機(jī)箱中箱體油量過少，則需要快速補(bǔ)油，同時(shí)也要在軸承與齒輪之間加入潤滑油進(jìn)行降溫處理，減少相應(yīng)元件之間的摩擦力，避免熱量聚集。當(dāng)然，要保證潤滑油類型與減速機(jī)運(yùn)行工況相互兼容。不要使用黏度過大的潤滑油，因?yàn)檫@種潤滑油可能會(huì)引發(fā)生產(chǎn)設(shè)備溫度無法快速下降，導(dǎo)致減速機(jī)箱體溫度不斷上升。

1.2 減速機(jī)運(yùn)行振動(dòng)異響故障診斷與解決方法

減速機(jī)運(yùn)行振動(dòng)異響故障問題是經(jīng)常出現(xiàn)的，這是因?yàn)闇p速機(jī)的地腳螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，引發(fā)設(shè)備振動(dòng)幅度加劇。如果減速機(jī)的齒輪面點(diǎn)蝕情況加速，齒輪齒磨損現(xiàn)象也會(huì)不斷嚴(yán)重，齒輪齒合間隙逐漸增大，甚至出現(xiàn)齒輪斷裂等嚴(yán)重設(shè)備故障問題。這些問題的出現(xiàn)就會(huì)致使減速機(jī)機(jī)箱、機(jī)體明顯受損，為設(shè)備運(yùn)行帶來巨大的振動(dòng)異響。

為解決這一故障問題，①分析減速機(jī)的機(jī)軸與銜接設(shè)備軸問題，看二者是否處于相同中心體中，如果不在就必須予以調(diào)整，避免減速機(jī)因此而導(dǎo)致振動(dòng)情況惡劣化。②要保證減速機(jī)與銜接設(shè)備之間建立對應(yīng)的聯(lián)軸器，并隨時(shí)觀察其磨損程度，避免由于磨損程度過大所導(dǎo)致的減速機(jī)同心度出現(xiàn)顯著偏差，分析減速機(jī)可能出現(xiàn)的明顯振動(dòng)現(xiàn)象與異響現(xiàn)象。此時(shí)，需要調(diào)整外部鏈接設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，對電機(jī)編碼器受損部分進(jìn)行修復(fù)，解決連接軸被破壞問題，即最大限度減小減速機(jī)的運(yùn)行承載負(fù)荷與壓力。

1.3 減速機(jī)齒輪故障診斷與解決方法

減速機(jī)齒輪故障問題非常常見，一般來說是因?yàn)辇X輪在減速機(jī)長期運(yùn)行過程中磨損嚴(yán)重，或者是因?yàn)橛唾|(zhì)受到污染、潤滑油不足都能引發(fā)齒面發(fā)生明顯磨損問題。當(dāng)然，齒面膠合與擦傷等情況對于齒輪的傳動(dòng)情況造成阻礙，此時(shí)減速機(jī)運(yùn)行速度與負(fù)載都會(huì)不斷加劇，齒面區(qū)域溫度驟增而出現(xiàn)了齒面接觸疲勞情況。

在診斷明確這一故障問題后，需要對減速機(jī)中齒輪的旋轉(zhuǎn)齒合進(jìn)行調(diào)整，保證其處于相對滾動(dòng)狀態(tài)中，同時(shí)也要進(jìn)行相對滑行實(shí)驗(yàn)，對摩擦力節(jié)點(diǎn)兩端方向進(jìn)行調(diào)整，避免調(diào)整不一致情況出現(xiàn)，同時(shí)減少脈動(dòng)負(fù)荷現(xiàn)象。在解決齒輪故障時(shí)，還需要對導(dǎo)致齒輪表層所形成的脈動(dòng)循環(huán)剪應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制剪應(yīng)力低于齒輪材料剪切疲勞極限值，避免出現(xiàn)疲勞裂紋問題。在對折彎疲勞與斷齒進(jìn)行調(diào)整過程中，必須合理分析齒輪承載負(fù)荷，從根源控制脈沖循環(huán)彎曲應(yīng)力，建立周期性應(yīng)力評價(jià)機(jī)制，有效減少彎曲疲勞極限值，避免齒輪裂痕延長甚至加深。

1.4 減速機(jī)漏油與滲油故障診斷與解決方法

減速機(jī)的漏油與滲油故障問題，主要表現(xiàn)為減速機(jī)機(jī)箱油箱漏油、滲油，其原因就是密封圈嚴(yán)重受損甚至老化，最終導(dǎo)致減速機(jī)部件斷裂。從另一方面來講，也可能是因?yàn)檩敵鲚S、輸入軸的密封部位因?yàn)槭艿侥p被破壞而引發(fā)故障問題。

基于這一故障問題，需要診斷減速機(jī)機(jī)箱的軸端蓋是否漏油、滲油，如果存在這一情況可判斷為螺栓脫落、松動(dòng)，因此必須要擰緊已松動(dòng)螺栓，最大限度減少端蓋部的受污染情況，做好清潔工作，同時(shí)保證配合面平整且光滑。再一點(diǎn)，需要保證減速機(jī)能夠結(jié)合面部位置進(jìn)行漏油、滲油調(diào)整，確保密封膠涂抹均勻完整，特別是有效規(guī)避透氣帽的滲油漏油問題，避免油量過多或通氣口受堵。另外還要清除減速機(jī)箱體中的裂紋、砂眼與小孔，必要時(shí)需要更換減速機(jī)，使得減速機(jī)的組件完整且標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 減速機(jī)譜故障診斷與解決方法

在對減速機(jī)譜進(jìn)行故障診斷過程中，需結(jié)合傳感器、放大器、測量儀器等展開分析，診斷減速機(jī)故障信號(hào)。在這一過程中，要合理診斷齒輪故障問題，分析使用特征信息，同時(shí)做好頻域分析與識(shí)別，確保減速機(jī)故障診斷到位，建立時(shí)域分析機(jī)制與時(shí)頻分析機(jī)制。由減速機(jī)譜故障所形成的幾點(diǎn)典型故障振動(dòng)特征。

（1）齒輪箱內(nèi)部出現(xiàn)松動(dòng)的信號(hào)特征，是指齒輪沿軸向松弛，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速較低，在降速過程中出現(xiàn)了隨機(jī)劇烈聲響，此時(shí)時(shí)域圖表現(xiàn)呈現(xiàn)突然大幅度上升趨勢，且斷斷續(xù)續(xù)，整體看來隨機(jī)性表現(xiàn)較強(qiáng)。圖1為減速機(jī)示意圖。

圖1 減速機(jī)示意圖

（2）齒輪箱齒根位置出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致箱體整體振動(dòng)。在出現(xiàn)裂紋以后，其振動(dòng)測量過程中就會(huì)出現(xiàn)齒輪旋轉(zhuǎn)頻率過大情況，形成沖擊性脈沖。此時(shí)需要分析頻域特征，了解齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率，分析減速機(jī)譜中可能出現(xiàn)的較大諧波。

（3）齒輪點(diǎn)蝕與崩齒故障問題。這一故障問題的關(guān)鍵就是要觀察齒輪的嚙齒過程，由此了解齒輪磨損狀況，分析齒輪縫隙增大情況，由此就會(huì)產(chǎn)生嚙合振動(dòng)故障。在診斷出這一故障后，還需要對振動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)齒輪嚙合頻率，對某一點(diǎn)缺陷進(jìn)行集中分析，解決崩齒以及點(diǎn)蝕問題，避免齒輪在短期嚙合過程中出現(xiàn)加載現(xiàn)象與卸載效應(yīng)。而在分析復(fù)制調(diào)整與頻率信號(hào)調(diào)整過程中，則需要建立嚙合頻率中心，結(jié)合齒軸旋轉(zhuǎn)頻率間距分析減速機(jī)譜頻譜線，形成邊頻帶。如圖2所示。

圖2 減速機(jī)譜中的點(diǎn)蝕頻譜示意圖

（4）在對不平衡齒輪振動(dòng)特征進(jìn)行分析過程中，則需要分析不平衡質(zhì)量，了解偏心齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)過程，了解齒輪副的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整振動(dòng)幅度，保證嚙合頻率與諧波兩側(cè)能夠產(chǎn)生邊頻帶，激勵(lì)不平衡力情況，深入了解齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率與諧波能量增加情況，確保軸承在正常情況下轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)化，避免產(chǎn)生較大的沖擊現(xiàn)象。在脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行分析過程中也要建立相對有效的衰減振動(dòng)機(jī)制，構(gòu)成周期性高頻率沖擊振動(dòng)信號(hào)技術(shù)體系，確保解決軸承混合故障問題，形成高頻率的包絡(luò)信號(hào)幅值譜，優(yōu)化減速機(jī)譜。

2 減速機(jī)的故障診斷案例簡析

2.1 案例項(xiàng)目概述

某生產(chǎn)企業(yè)采用橋式起重機(jī)，其單臺(tái)吊重超過50 t，為保證爐前設(shè)備安裝、維護(hù)、修理到位，企業(yè)采用到了普通硬齒面減速機(jī)，保證主起升減速機(jī)過度振動(dòng)與噪聲問題被有效解決。為解決這一故障問題，企業(yè)進(jìn)行了相應(yīng)測試分析，提出故障解決方法。

2.2 案例故障解決方法

主要對起重機(jī)的主起升減速機(jī)進(jìn)行控制，建立各個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)情況分析機(jī)制，收集大量噪聲數(shù)據(jù)，對各個(gè)測點(diǎn)的波形與頻譜點(diǎn)進(jìn)行分析。在數(shù)據(jù)與圖形集中反映故障特征過程中，分析相關(guān)故障發(fā)生位置，對表中數(shù)據(jù)的加速度、噪聲等進(jìn)行對比分析，結(jié)合運(yùn)行過程了解波形變化以及頻譜圖，如此優(yōu)化結(jié)果分析過程。同時(shí)，了解企業(yè)中起重機(jī)的主起升減速機(jī)的頻譜圖頻譜成分，解決齒輪嚙合所產(chǎn)生的振動(dòng)較小問題，保證測試過程中起升機(jī)觀察到位，分析起重機(jī)所產(chǎn)生的巨大沖擊力，了解產(chǎn)生沖擊力的加速峰值變化。由于減速機(jī)齒輪嚙合中所產(chǎn)生的振動(dòng)較小，所以其測試過程中可以觀察到設(shè)備下降停止時(shí)所產(chǎn)生的巨大沖擊，其沖擊加速度峰值表現(xiàn)較高，應(yīng)該從測試數(shù)值波形方面來進(jìn)行分析，以求獲得分析結(jié)果。最后，需要減少減速機(jī)的噪聲與振動(dòng)情況，有效調(diào)整嚙合調(diào)角位置，保證起重機(jī)能夠正常投入到生產(chǎn)運(yùn)行工作中。

3 結(jié)束語

綜上所述，減速機(jī)在重金屬冶金工業(yè)企業(yè)中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，其重要性不言而喻，但是考慮到它的運(yùn)行過程技術(shù)內(nèi)容多元且相對復(fù)雜，所以對于設(shè)備部件細(xì)小環(huán)節(jié)的管理必須加以重視，避免出現(xiàn)故障問題。如果出現(xiàn)故障問題，則需要對減速機(jī)的故障進(jìn)行診斷，檢測整個(gè)生產(chǎn)線中的起重機(jī)運(yùn)行機(jī)制，分析設(shè)備生產(chǎn)線的運(yùn)行問題以及機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行狀況。誠如本文中所分析的存在于減速機(jī)中的各種故障問題，需要結(jié)合具體問題進(jìn)行具體分析，科學(xué)準(zhǔn)確診斷故障，并提出相應(yīng)故障解決措施，滿足企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)需求。另外就是，要有針對性地強(qiáng)化減速機(jī)監(jiān)測方法技術(shù)手段，科學(xué)安排維修管理工作內(nèi)容，確保冶金工業(yè)生產(chǎn)線穩(wěn)定有效運(yùn)行，最大限度減少設(shè)備維護(hù)成本，不斷強(qiáng)化企業(yè)的核心競爭能力。