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　　摘　要：銑面機(jī)安裝監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)加速度包絡(luò)頻譜分析及趨勢變化，確定推力軸承故障，據(jù)此找出故障發(fā)生的根本原因，并采取技術(shù)改造提高設(shè)備的可靠性。
　　關(guān)鍵詞： 銑面機(jī)；推力軸承；在線狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；技術(shù)改造
　　一、概況
　　銑面機(jī)于2011年10月安裝投運(yùn)，并為其安裝了SKF在線監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)有1個IMX單元和12個振動傳感器。
　　銑面機(jī)主軸為立式結(jié)構(gòu)，傳動系統(tǒng)是由電機(jī)通過彈性柱銷聯(lián)軸器直接帶動主軸。其中電機(jī)功率為560kW，額定轉(zhuǎn)速為595r/min。主軸上有NNU4960、51164、81164、NNU49604軸承。在線監(jiān)測系統(tǒng)配置如圖1所示。 　　二、銑面機(jī)主軸軸承在線故障診斷過程
　　2011年10月21日，從SKF在線監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)3^#測點(diǎn)振動加速度譜上有16倍主軸轉(zhuǎn)頻的多次諧波，初步懷疑該轉(zhuǎn)頻為刀盤上刀片的通過頻率，后確認(rèn)該主軸刀盤上僅有14個刀片，這說明16倍主軸轉(zhuǎn)頻并不是刀片的通過頻率。再進(jìn)一步分析頻譜，發(fā)現(xiàn)該16倍主軸轉(zhuǎn)頻的高次諧波還存在明顯的半倍轉(zhuǎn)頻邊帶（5Hz），頻譜圖見圖2。 　　根據(jù)軸承缺陷頻率計算公式，計算3^#測點(diǎn)軸承缺陷頻率，即：
　　軸承內(nèi)圈缺陷頻率=Nb/2×S[1+（Bd/Pd）×cosA]
　　軸承外圈缺陷頻率=Nb/2×S[1-（Bd/Pd）×cosA]
　　滾動體缺陷頻率=（Pd/2Bd）×S[1-（Bd/Pd）×cosA]²
　　保持架缺陷頻率=S/2×[1-（Bd/Pd）×cosA]
　　式中：Nb——軸承滾動體個數(shù)；
　　　　　S——軸轉(zhuǎn)速；
　　　　　Bd——滾動體直徑；
　　　　　Pd——滾動體分布圓直徑；
　　　　　A——接觸角，°。
　　由于3^#測點(diǎn)81164推力軸承的接觸角是90°，即cosA=cos90°=0。那么，推力軸承軸圈缺陷頻率=座圈缺陷頻率=Nb/2×S，滾動體缺陷頻率=（Pd/2Bd）×S，保持架缺陷頻率=S/2。進(jìn)一步核實(shí)81164軸承滾動體個數(shù)為32個，所以軸承軸圈缺陷頻率=軸承座圈缺陷頻率=16倍主軸轉(zhuǎn)頻，保持架缺陷頻率=1/2倍主軸轉(zhuǎn)頻。也就是說，在線系統(tǒng)中顯示的3^#測點(diǎn)振動速度譜上16倍主軸轉(zhuǎn)頻的高次諧波為81164軸承軸圈和座圈缺陷頻率，5Hz的邊頻帶為81164推力軸承保持架缺陷頻率。
　　綜上分析，3^#測點(diǎn)處81164推力軸承存在損傷。但從振動趨勢上看還比較平穩(wěn)，建議加強(qiáng)監(jiān)控，密切跟蹤觀察其振動趨勢。
　　三、故障跟蹤及拆檢
　　2011年11月11日在線系統(tǒng)顯示，4個振動測點(diǎn)的加速度包絡(luò)總值逐步增大，趨勢有所上升，特別是3^#測點(diǎn)的加速度包絡(luò)值趨勢變化相對明顯。從11月15日3^#測點(diǎn)包絡(luò)趨勢變化又趨于平穩(wěn)。此時，DCS控制室顯示軸承溫度40℃左右。結(jié)合點(diǎn)檢人員和現(xiàn)場生產(chǎn)人員的反饋，確認(rèn)該軸承還可以繼續(xù)運(yùn)行。
　　12月2日在線系統(tǒng)顯示3^#測點(diǎn)加速度包絡(luò)值又開始有顯著變化，12月3日加速度包絡(luò)值已達(dá)到23gE，且加速度包絡(luò)譜中81164的座圈、軸圈缺陷頻率占振動能量的主要成分，加速度包絡(luò)值持續(xù)上升（圖3）。 　　12月7日DCS控制室顯示主軸軸承溫度已達(dá)到53℃，綜合分析判斷81164推力軸承損傷已有明顯惡化趨勢，據(jù)此決定對主軸進(jìn)行更換處理。
　　12月14日，維修人員拆卸并更換了主軸，發(fā)現(xiàn)81164軸承損壞嚴(yán)重，其中滾動體和軸承座圈、軸圈均失效。
　　四、失效分析及技術(shù)改進(jìn)
　　結(jié)合軸承歷史狀況，綜合分析確認(rèn)此失效模式主要是由于軸承預(yù)負(fù)荷不足造成的。
　　為了解決此問題，通過計算確定需要在軸向上安裝一個可以產(chǎn)生6.37kN的彈簧給予預(yù)緊，防止在滾動體和滾道之間產(chǎn)生滑動（圖4）。 　　Z小軸向負(fù)荷（預(yù)緊力）計算公式：
　　Fam=A（n/1000）²=18（595/1000）²=6.37kN
　　式中：Fam——Z小軸向負(fù)荷，kN；
　　　　　A——Z小負(fù)荷系數(shù)；
　　　　　n——設(shè)備實(shí)際轉(zhuǎn)速，r/min。
　　改造后，設(shè)備的MTBF（設(shè)備平均故障間隔時間）從以前的3個月提高到8個月，大幅降低了維修成本，設(shè)備運(yùn)行可靠性明顯提高。
　　五、總結(jié)
　　1.銑面機(jī)軸承配置的特殊性，存在兩個推力軸承，推力軸承的缺陷通過頻率與徑向軸承的缺陷通過頻率的特點(diǎn)不同，需要區(qū)別分析。
　　2.在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)為銑面機(jī)提供了24h的實(shí)時監(jiān)控，可有效避免嚴(yán)重突發(fā)事故，并為了解故障現(xiàn)象和分析故障原因提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的預(yù)知性維修。