01 诊断目的和对象

某厂的球磨机在使用过程中，发现传动系统振动剧烈，电流表指针摆动幅度过大。

球磨机的具体参数是：Φ2.7m×4m；功率：570kW；转速：19.1r/min；大齿轮齿数：178；小齿轮齿数：17。

球磨机传动系统的结构如图1所示，A、B分别为滚动轴承、滑动轴承。由于齿轮、联轴器、轴承故障引起的振动，在A、B两处都会有其各自的特征反应，C点也是一个振动敏感点，因此A、B、C三处刚性较好的部位作为测点位置。

图1 球磨机传动系统结构图

1-球磨机；2-小齿轮；3-联轴器；4-电磁离合器；5-减速器；6-电动机；7-大齿轮

测试分三次进行，最高有效分析频率分别为 5kHz、500kHz、50Hz。C点的波形正常，通过谱图分析，认定减速器正常。现只分析 A、B 两点的频谱图。频谱图如图2、图3所示（5kHz的频谱图省略）。

图2 A轴承振动自功率谱

a）最高有效分析频率为500Hz的频谱图

b）最高有效分析频率为50Hz的频谱图

图3 B轴承振动自功率谱

a）最高有效分析频率为500Hz的频谱图

b）最高有效分析频率为50Hz的频谱图

02 诊断方法及分析

小齿轮的旋转频率为 fr=n/60=3.3Hz

齿轮的啮合频率为 fm=frz = 57Hz

图2a、图3a中，57Hz、115Hz、175Hz、230Hz等频率处幅值较大，这些频率是齿轮的啮合频率或倍频，大小齿轮啮合可能不正常；整个频谱图中，有许多边频带，在fm±nfr处有尖峰，且整个波形严重畸变。由这些特征，可以判断齿轮啮合不正常，而且故障出在小齿轮上。

图2b、图3b中，在小齿轮旋转频率（也是轴的旋转频率）的2 倍频、4倍频、6倍频处的幅值较大，尤以6倍频处的最大，说明轴承的连接件发生了故障。根据实际情况，认为4.9Hz、15Hz等处出现尖峰，这些频率成分是基频fr的1.5倍或 4.5 倍，且含有半倍频。半倍频处有峰值，是机械松动的特征信号之一。

所以，认为可能是传动轴上的某些零部件已松动。

根据这些诊断，开机检查，发现小齿轮严重磨损，A处轴承的地脚螺栓已松动，进行维修，排除了故障。