摘　要：銑麵機安裝監測係統，根據加速度（dù）包絡頻譜分析及趨勢變化，確定推（tuī）力軸（zhóu）承故障，據此找出（chū）故障發生的根本原因，並采取技術改造提高設備的（de）可靠性。
　　關鍵詞： 銑麵機；推力軸承；在線狀態監測；故障診斷（duàn）；技術改造
　　一、概況
　　銑（xǐ）麵機於2011年10月安裝投運，並為其安裝了SKF在線監（jiān）測係統（tǒng），設有（yǒu）1個（gè）IMX單元和12個振動傳感器。
　　銑麵機主（zhǔ）軸為立式結構，傳動係統是由電機通過彈性柱銷聯軸器直接帶動主軸。其中電機功率為560kW，額定（dìng）轉速為595r/min。主軸上有NNU4960、51164、81164、NNU49604軸承。在線監測係統（tǒng）配置如圖1所示。 　　二、銑麵機主軸軸承在線故障診斷過程
　　2011年10月21日，從（cóng）SKF在線監測係統中發現3^#測點振動加速度（dù）譜（pǔ）上有16倍主軸轉頻的多次諧波，初步（bù）懷疑（yí）該轉頻為刀盤上刀片的通過頻率，後確認該主軸刀盤上僅（jǐn）有14個刀片，這說明16倍主軸轉頻（pín）並不是刀片的通（tōng）過頻率。再進一步分析頻譜，發現該16倍主（zhǔ）軸轉頻的高次諧波還存在（zài）明顯的半倍轉頻邊帶（dài）（5Hz），頻譜圖見圖2。 　　根（gēn）據軸承缺陷（xiàn）頻率計算公式，計算3^#測點軸承缺陷頻率，即（jí）：
　　軸承內（nèi）圈缺陷（xiàn）頻率=Nb/2×S[1+（Bd/Pd）×cosA]
　　軸承外圈缺陷（xiàn）頻率=Nb/2×S[1-（Bd/Pd）×cosA]
　　滾動體缺陷（xiàn）頻率=（Pd/2Bd）×S[1-（Bd/Pd）×cosA]²
　　保持架缺（quē）陷頻率（lǜ）=S/2×[1-（Bd/Pd）×cosA]
　　式中：Nb——軸承滾（gǔn）動體（tǐ）個數；
　　　　　S——軸轉速；
　　　　　Bd——滾動體直徑；
　　　　　Pd——滾（gǔn）動體分布圓直徑（jìng）；
　　　　　A——接觸（chù）角，°。
　　由於（yú）3^#測點81164推力軸承的接觸角是90°，即cosA=cos90°=0。那麽，推力軸承軸圈缺陷頻率=座圈（quān）缺陷頻（pín）率=Nb/2×S，滾動體缺陷頻率=（Pd/2Bd）×S，保持（chí）架（jià）缺陷頻率（lǜ）=S/2。進一步核實81164軸承滾動體個（gè）數為32個，所以軸承軸圈缺陷頻率=軸承座圈（quān）缺陷頻率=16倍主軸轉頻，保持架（jià）缺（quē）陷頻率=1/2倍主軸轉頻。也就是說，在線係統中顯示的3^#測點振動速度譜上16倍主軸轉頻的高次諧波為81164軸承軸圈和座圈缺陷頻率，5Hz的邊頻帶為81164推力軸承（chéng）保持架缺陷頻率（lǜ）。
　　綜上（shàng）分析（xī），3^#測（cè）點處81164推力軸（zhóu）承存在損傷。但從振動趨勢（shì）上看還比（bǐ）較平穩，建議加強監控，密切跟蹤觀察（chá）其（qí）振（zhèn）動趨勢。
　　三、故障跟蹤及拆檢
　　2011年（nián）11月11日（rì）在線係統顯示，4個振動測點（diǎn）的加速度包絡總值逐步增大，趨勢有所上升，特別是3^#測（cè）點的加速度包絡值趨勢變（biàn）化相對明顯。從11月（yuè）15日3^#測點（diǎn）包絡趨勢變化（huà）又趨於平穩。此時，DCS控製室顯示軸承溫度40℃左（zuǒ）右（yòu）。結合點檢人（rén）員和現（xiàn）場生產人員的反饋，確（què）認該軸（zhóu）承還（hái）可以繼續運行。
　　12月（yuè）2日在線係統顯示3^#測點加速度（dù）包絡值又（yòu）開始有顯著變化，12月3日加速度包（bāo）絡值已達到23gE，且加速度包絡譜中（zhōng）81164的（de）座圈、軸圈缺陷頻率占振動能（néng）量的（de）主要成分，加速度包絡值持續上升（圖3）。 　　12月7日DCS控製室顯示主（zhǔ）軸軸承溫度已達到53℃，綜（zōng）合分析判斷81164推力軸承損傷已有明顯惡（è）化趨勢，據此決定對主軸進（jìn）行更換處理。
　　12月14日，維修人員拆卸並更換了主軸，發現81164軸承損壞嚴重，其中（zhōng）滾動體和軸（zhóu）承座圈、軸圈均失（shī）效。
　　四、失效分（fèn）析及技術改進
　　結合軸承曆史（shǐ）狀況，綜合分（fèn）析確認此失效模式主要是由於（yú）軸承預負荷不足造成的。
　　為了解決此問題，通過計算確定需要（yào）在軸（zhóu）向上安裝一個可以產生6.37kN的（de）彈簧給予預緊，防止在滾動體和滾（gǔn）道之間產生滑動（圖4）。 　　Z小軸向負荷（預緊力）計算公式：
　　Fam=A（n/1000）²=18（595/1000）²=6.37kN
　　式中（zhōng）：Fam——Z小軸向負荷，kN；
　　　　　A——Z小負（fù）荷係數；
　　　　　n——設備實際轉速，r/min。
　　改造後，設備的MTBF（設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（dī）了維修成本，設（shè）備運行可（kě）靠性明顯提高。
　　五、總結
　　1.銑麵機（jī）軸（zhóu）承配置的特殊性，存在兩（liǎng）個推力軸承（chéng），推力軸（zhóu）承的缺陷通過頻率與徑（jìng）向軸承的缺陷通過頻率的（de）特點不同，需要區別（bié）分析。
　　2.在線狀態監測係統為銑麵（miàn）機提供了24h的實時監控，可有（yǒu）效避免嚴重突發事故，並為了（le）解故障現象（xiàng）和分析故障原因提供可靠數據依據，進而實現了設備（bèi）的預（yù）知性維修。