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轴承知识
磨机振动问题浅析
刘德武,郭武刚
  矿用磨机(以下简称“磨机”)是选矿厂的核心设备,广泛应用于各金属矿山。其工作的可靠性、稳定性直接决定了矿山企业的效益。在实际生产中,引起磨机振动的原因有传动系统的故障,一般包括轴线同心度超差、轴承损坏和齿轮损坏等;基础问题引起的故障一般包括刚度不足、开裂和不均匀沉降等;其他问题引起的故障包括地脚螺栓松动、设备结构自身等。磨机振动后如果不及时处理,轻则引起相关零部件磨损加剧,重则导致设备损坏,企业停产。因此及时查出振动的原因并消除振动,保证设备正常运转,有重要的现实意义。
  1 引起振动的原因分析
  1.1 传动系统引起的振动
  在传动系统引起的故障中,因轴线同心度差引起的振动和安装维护有较大关系,主要表现为2个相连不同心的零件振动最大,然后向两侧逐渐衰减,需重新调整相关零部件的同心度使误差缩小到规定范围内。如果是轴承或齿轮等零部件的损坏,初期一般表现为周期性振动,会引起轴承等相关零部件发热,需先找出具体原因,消除故障,必要时对轴承和齿轮进行修复或更换。
  某公司φ6.2m×9.8m溢流型球磨机在运转过程中,发现小齿轮轴承座靠近离合器侧的振动较大,慢驱侧的振动较小,引起轴承发出异响。打开轴承座检查发现,离合器侧轴承内外圈有大面积的点蚀剥落,慢驱侧正常。现场振动数据如图1所示。
 
图1 现场振动数据
  通过图1可以看出,离合器侧振动为:x轴5.11mm/s,y轴为5.12mm/s;慢驱侧振动为:x轴2.29mm/s,y轴为1.31mm/s。其中离合器侧的振动超出了国家规定的标准4.5mm/s。停车后检查齿面接触良好,侧隙符合说明书要求。故怀疑是小齿轮轴和电动机轴不同心所导致的,需对离合器进行检测。端跳与径跳检查结果如表1所列。
  通过表1可知,小齿轮轴和电动机轴端面误差为1mm,径向误差为0.53mm,其同心度误差已大于要求的0.2mm,振动增大导致轴承损坏。更换轴承,重新调整小齿轮轴和电动机轴的同心度后开机,振动值均小于1mm/s,轴承温度也有所降低,设备恢复正常运转。
  振动是影响设备正常运行的主要原因,频谱是故障信号在坐标系的反映,熟练掌握频谱分析及频谱和故障的内在联系,可快速找出故障源,解决问题。
  1.2 基础引起的振动
  基础开裂和不均匀沉降是引起磨机振动的主要原因。开裂可能是基础质量或振动引起的,二者相互影响,导致振动和开裂持续发展,故基础的施工质量至关重要。不均匀沉降属于地质方面的问题,在施工前必须保证地质结构的稳定。基础设计比较薄弱导致地基刚度不足,地基刚度设计必须符合相关的国家标准和行业规范,如已施工不符合要求的必须进行加固处理。另一种情况是二次灌浆层不合格、不密实或凝固不好。
  某铜矿双驱半自磨机,运行一年内有一侧小齿轮轴承振动情况一直不好,后来突然加剧,经检查发现小齿轮基础出现裂纹,将整个小齿轮移出后,发现其底座的防滑肋槽内的环氧树脂未凝固。
  某矿有2台φ4.8m×7m溢流型球磨机,2011年11月底,2号磨机在运转过程中突然发生较大振动,被迫停机。现场工作人员对大小齿面进行检查,发现其接触面光洁度较好。随后用水平仪对磨机筒体进行检查,发现进料端和出料端高差高达0.38mm/250mm,如果按2个主轴承中心线长度为11m计算,进料端比出料端高出16.72mm。检测人员又用连通器进行检查,结果显示非传动侧进料端比出料端高10mm,传动侧进料端比出料端高8mm,平均进料端比出料端高9mm。可以看出磨机进料端和出料端的高差已经远远大于要求的数值0.5~1.0mm,初步判断,引起磨机振动的原因可能是地基不均匀沉降导致的。另外观察慢驱侧的小齿轮基础,发现二次灌浆层已经被完全破坏,其灌浆层下面的基础也有裂缝,这些裂缝加剧了振动,振动又增大了裂缝,造成恶性循环。
  针对上述情况,解决方法有以下几种:①增加钢板,将出料端主轴承垫起来,使进出料端高差符合相关规定。按原要求检查钢板和主轴承底座、底板的接触及调整后大小齿轮的侧隙和接触情况,均达到要求;②小齿轮底座二次灌浆层需重新灌注。将灌浆层下裂开的基础打掉,通过焊接钢肋的方法,保证再次浇灌的基础与原基础连成一体。为了节省时间,缩短工期,可以采用无收缩灌浆料灌注。应注意因材料不同而导致热胀冷缩的不同会引起的问题;③由设计单位做出基础加固的方案,确保地基不再下沉,并在合适位置做出沉降观测点,随时观测磨机基础的变化情况。经过上述措施整改后,磨机振动情况明显得到改善,可正常运行。
  1.3 其他情况引起的振动
  除上述2种情况外,引起磨机振动的原因和地脚螺栓的紧固及设备自身的结构也有关。设备自身有振动固有频率,如果与基础的固有频率或基础固有频率的倍频相同或接近时,会引起强烈的振动甚至共振,导致设备损坏。处理此类情况,需改变设备或基础的固有频率,增加二者之间的频率差。
  2 振动原因的诊断和避免方法
  2.1 振动诊断方法
  诊断磨机振动的原因可以用排除法,按先易后难的原则逐项排除。①看设备的运行情况,仔细观察磨机振动的现象,记录和分析控制系统的监测数据;②磨机振动经常伴有异响,注意发出响声的部位和特点,进行综合判断;③了解设备的基本情况,询问现场操作工或其他相关人员,记录振动开始的时间、磨机振动的现象、已采取的措施及规格型号等基本信息;④用手感受振动部位的温度、剧烈程度等,必要时借助仪器分析磨机振动的情况,是诊断设备振动故障的有力手段。
  通过上述手段对磨机振动情况有了初步了解后,用可排除法诊断振动的原因,按如下步骤:①检查地脚螺栓的紧固情况;②仔细检查基础有无裂纹;③停车对基础沉降进行检查,主要包括主轴承和传动系统的基础是否和安装初期相一致。如进料端主轴承应比出料端主轴承高0.5~1.0mm等;④检查齿轮啮合是否正常、离合器是否有损坏;⑤停车检查传动系统中传动轴线的同心度情况;⑥其他检查。
  2.2 振动避免方法
  避免设备发生振动,要注意以下问题:①对设备和基础进行扭振分析,特别注意衬板提升条的数量,大小齿轮齿数,筒体、端盖和齿轮等的分瓣数,尽量避开系统的倍频区;②保证基础的强度和刚度,符合相关规范的要求;③在制造和安装时,要特别注意同轴度和二次灌浆的质量;④操作者需做好维护工作,使设备处于良好的运行状态,发现问题需及时处理。
  3 结语
  如果磨机出现异常振动没有得到及时处理,会加剧零部件的磨损,加大设备精度修复的难度。通过对多种振动因素的综合考虑,才能有效地提高故障诊断的准确率。对设备进行状态监测和故障诊断,及时找出故障的部位和原因,科学地制定检修措施,在较短时间内使设备恢复运行,保证企业的安全稳定生产。
  引文格式:
  [1]刘德武,郭武刚.磨机振动问题浅析[J].矿山机械,2018,46(12):69-71.
(来源: 矿山机械杂志)
2019-09-15