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紙機(jī)日常運(yùn)行中輥?zhàn)印⑤S承及聯(lián)軸器等振動的典型頻譜

2024-02-05

馬海濤 喬文峰

福伊特造紙(中國)有限公司

隨著造紙技術(shù)和設(shè)備的快速發(fā)展,紙機(jī)車速由每分鐘幾十米已提升到2000m/min以上了,這對造紙機(jī)的旋轉(zhuǎn)件,特別是輥?zhàn)訋砹烁咭蟆T谌粘Ia(chǎn)和運(yùn)行當(dāng)中,做好振動檢測,防患于未然顯得非常重要。

本文將對紙機(jī)日常運(yùn)行中輥?zhàn)蛹捌渲饕綄偌òㄝS承及聯(lián)軸器)振動的典型頻譜進(jìn)行初步探討,供同行們在運(yùn)行和維護(hù)中參考。

1、紙機(jī)輥?zhàn)诱駝訙y試標(biāo)準(zhǔn)

紙機(jī)輥?zhàn)诱駝恿叶纫话阋哉駝铀俣萊MS(均方根值,也稱有效值)進(jìn)行評估,單位為mm/s。圖1為機(jī)械設(shè)備振動國際標(biāo)準(zhǔn)表ISO2372和ISO3945。當(dāng)然類似標(biāo)準(zhǔn)是較寬泛的,大型設(shè)備供應(yīng)商或用戶會一般都有更細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)。

2、典型振動頻譜圖

2.1輥?zhàn)觿悠胶鈫栴}

輥?zhàn)釉谛D(zhuǎn)中,有自身的振動嚴(yán)重超標(biāo)的情況,我們稱之為輥?zhàn)觿硬黄胶狻.?dāng)輥?zhàn)觿悠胶獠患褧r,它的主要振動頻譜特征是:在垂直方向和紙機(jī)運(yùn)行方向均可見轉(zhuǎn)動基頻振動烈度較大,并且從相位角上看,垂直方向和紙機(jī)運(yùn)行方向的相位差接近90°。振動頻率一般為1~30Hz(與輥轉(zhuǎn)動頻率有關(guān))。

如圖2為某輥?zhàn)觿悠胶獠患褧r的檢測頻譜圖。圖中,X軸表示頻率,Y軸表示振動烈度,其中在垂直方向和水平方向上,有明顯的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動的1倍和2倍頻,并且垂直方向與水平方向的相位角相差230°-141°=89°。

2.2輥?zhàn)影z起斑馬紋

輥?zhàn)影z使用一段時間后,出現(xiàn)橫向(此處指紙機(jī)橫向,下同)的起楞條紋,并伴隨有較為強(qiáng)烈的振動,因?yàn)闂l紋與斑馬背上的條紋非常相似,被很多工廠稱為包膠斑馬紋。斑馬紋的產(chǎn)生可能有多種原因造成,原因一般包括:包膠面呈多邊形、速差、膠面老化變性、其他部位激勵頻率等。

斑馬紋的振動主要特征是:施膠或壓光的輥?zhàn)樱湔駝恿叶鹊姆较驗(yàn)榇怪狈较颍翌l譜明顯的峰值頻率可見與斑馬紋數(shù)量相關(guān)的振動諧波,主要振動頻率一般在100~350Hz。如圖4,為某施膠輥垂直方向頻譜圖,特征頻率為36X輥?zhàn)踊l,該輥下機(jī)后,發(fā)現(xiàn)輥面出現(xiàn)36個斑馬紋。

2.3其他旋轉(zhuǎn)體共振或傳遞

在相互接觸的多輥之間發(fā)生共振的情況較為常見,但不直接接觸的輥?zhàn)又g可通過其他介質(zhì)進(jìn)行振動傳遞,這種振動傳遞的情況則較為少見。以下我們分享一起由回路中其他未直接接觸的輥?zhàn)樱鸬恼駝觽鬟f的情況。

某機(jī)臺施膠機(jī)上,上下輥振動烈度較大,經(jīng)測試上下輥的自身頻率以及軸承等頻率未見異常。

經(jīng)過現(xiàn)場多次測試,我們發(fā)現(xiàn)施膠壓區(qū)臨近的導(dǎo)輥振動較大。而施膠輥上出現(xiàn)的頻率正是輥二(見圖4所示)的頻率。這說明其他旋轉(zhuǎn)體與目標(biāo)部位或部件產(chǎn)生共振或強(qiáng)烈振動傳遞時,該部位也會產(chǎn)生因振動導(dǎo)致的故障。

如上述這種情況,振動頻譜顯示特征振動頻率與共振旋或振動傳遞旋轉(zhuǎn)體一致,此種原因?qū)е碌恼駝宇l譜中主要振動頻率范圍一般為5~50Hz。如圖4,輥二的主要振動頻率為其基頻(11.0007Hz),該振動傳遞到了輥一,長期作用導(dǎo)致輥一包膠壽命縮短。

2.4軸承旋轉(zhuǎn)體或保持架故障

軸承故障導(dǎo)致的輥?zhàn)诱駝釉谌粘_\(yùn)行中非常普遍,其典型的特征頻譜亦很復(fù)雜,在此我們僅列舉出較常見的軸承滾動體與保持架故障。

頻譜中可見軸承滾動體的頻率和其諧波,主要振動頻率一般在100~350Hz,并且振動包絡(luò)值較高。當(dāng)軸承松動,內(nèi)圈或外圈斷裂等嚴(yán)重情況時,頻譜中主要振動頻率可見輥?zhàn)雍洼S承滾動體的基頻和其諧波。如圖5為某輥?zhàn)虞S承故障。

2.5齒輪箱(減速機(jī))嚙合故障

對于齒輪嚙合故障,頻率范圍一般為300~1000Hz。單個或者少數(shù)個齒故障時,頻譜圖中,頻譜明顯的峰值頻率可見齒輪頻率及其諧波;大部分齒面均有不同程度故障時,齒嚙合頻率突出。如圖6為某齒輪箱齒輪嚙合故障。

2.6聯(lián)軸器不對中故障

聯(lián)軸器不對中的故障在日常運(yùn)行中也較為常見,一般安裝不良或者因沉降或其他原因?qū)е侣?lián)軸器與傳動軸之間的不對中情況會引起較明顯的振動發(fā)生。一般聯(lián)軸器不對中的故障,其頻率集中在10~250Hz。聯(lián)軸器一般分為萬向聯(lián)軸器和非萬向聯(lián)軸器,其不對中的故障主要有以下兩種情況。

萬向聯(lián)軸器故障,一般為角不對中、十字節(jié)內(nèi)軸承或十字?錯位故障。當(dāng)有角不對中問題時,頻譜分析中軸向振動明顯,主要振動頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波,并且聯(lián)軸器兩端軸向振動相位角相差接近180°(在不對中平面測試時)。當(dāng)存在十字節(jié)錯位時,徑向振動較大,主要振動頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波。

非萬向聯(lián)軸器故障,一般分為角不對中、平行不對中。對于非萬向聯(lián)軸器平行不對中,徑向振動明顯,可見聯(lián)軸器基頻及其諧波,并且聯(lián)軸器兩端徑向振動相位角相差接近180°。角不對中時,軸向振動明顯,主要振動頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波,并且聯(lián)軸器兩端軸向振動相位角差接近180°。

圖7為某萬向聯(lián)軸器兩端的頻譜圖。29.2328Hz為聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動頻率,兩圖對比可發(fā)現(xiàn)相位角差接近180°,判斷為聯(lián)軸器故障,經(jīng)停機(jī)檢查,發(fā)現(xiàn)該聯(lián)軸器已損壞。

3、結(jié)束語

紙機(jī)輥?zhàn)犹幱诟咚龠\(yùn)行中,要保證正常和穩(wěn)定地運(yùn)行,需要做好日常檢查和監(jiān)控,特別是振動情況的監(jiān)控。對于可能超標(biāo)或較嚴(yán)重的振動,我們需要對照典型頻譜,不斷分析總結(jié)和歸納,找出振源,消除引起振動的因素,確保紙機(jī)穩(wěn)定高效運(yùn)行。

來源:《中華紙業(yè)》2021年第8期

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)

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