01 诊断目的和对象

某水泥集团有限公司共有两台水泥磨机，每台磨机有两台减速器。2000年7月2号水泥磨机减速器又出现了振动、噪声较大的不良状态。

水泥磨机的有关原始数据：

①水泥磨机：规格，Φ4.2x13.2m；产量，105t/h；罗马尼亚产；

②电动机：型号，MIP-A-2000-1000；功率，2000kW；功率因数，0.83；转速，990r/min；罗马尼亚产；

③减速器：型号，BH180；功率，2000kW；减速比，980/108.9。

测点布置如图1，1、4测点位于减速器输出轴的两个轴承座上，2、5测点位于中间轴的两个轴承座上，3、6测点位于输入轴的两个轴承座上。9测点位于电动机外壳顶端，7、8测点位于减速器输入、输出轴箱体上。2号水泥磨机两台（3号、4号）减速器、电动机，测点仅标其中一台，另一台测点与之对应。

图1 测点布置图

1~9—测点位置

02 诊断方法及分析

主要故障特征频率：①各传动轴回转频率：输入轴，16.5Hz；中间轴，3.23Hz；输出轴：1.82Hz；②两级减速的齿轮啮合频率：一级Z1Z2，330Hz；二级Z3Z4，171.2Hz；③各轴承故障基阶特征频率见表1。

表1 各轴承故障基阶特征频率

由图2a可以得出如下结论：

1）两减速器中间轴每转一圈（时间为305.5 ms）均有一次较强烈的振动，估计与轮齿损伤有关。

2） 3号减速器主要振动频率为中间轴每转振动102次，正好为齿轮Z2的齿数，表明齿轮Z2齿面出现损伤。齿轮Z2各齿啮合产生的振动幅度值大小不一，表明各齿的损伤程度不同。

3） 4号减速器中时域图每一条幅值线代表啮合一次的振动，在最大冲击振动幅值线两侧存在有较高的幅值线，表明有几个轮齿存在较大的变形。经修形后，最大振动幅值降低约为50%，但仍偏高，说明轮齿修形未完全到位。

由图2b可以得出如下结论：

1）两减速器振动的主要频率为齿轮Z3、Z4的啮合频率171.9Hz和齿轮Z1、Z2的啮合频率331.2Hz及其2倍频、3倍频，表明这两对齿轮的啮合振动是主要振源。3号减速器齿轮Z1、Z2啮合振动较大，表明轮齿的制造误差及齿面损伤是引起振动的主要原因。而4号减速器齿轮Z1、Z2的啮合频率、2倍频、3倍频的谱线幅值呈递减规律，表明其总体啮合状态尚可。

2）在3号减速器齿轮Z1、Z2的啮合频率 331.2Hz的两边，出现明显的边频，且谱线间的差频为15.62Hz，正好与输入轴的回转频率相吻合，表明331.2Hz 与15.62Hz产生调制现象，说明输入轴小齿轮Z1存在偏心。而 4 号减速器无明显调制现象，表明Z1偏心较小。

3）从频谱图上未发现两台减速器有明显的轴承故障谱线，表明各轴承工作正常。

图2 时域图和频域图

a） 时域图 b）频域图

结论

2号磨机两台减速器经打开检查发现：3号减速器Z2齿轮的一个齿沿齿长方向从齿根部已断去200mm左右，只剩下170mm左右参与工作，其余各齿面出现不同程度的点蚀和剥落；齿轮Z1、Z2沿齿长方向只有约 2/3 部分参与啮合，表明存在齿向误差；齿轮Z3、Z4齿面均有轻度点蚀和剥落。4号减速器Z2齿轮在局部圆周上有 3个齿面点蚀剥落严重，并靠近齿端，沿齿长方向其余齿面参与啮合较少，Z2齿轮其余轮齿齿面有不同程度的轻伤和点蚀；齿轮Z1齿面状况良好；齿轮Z3、Z4齿面出现程度不一的点蚀和剥落。现场发现的情况基本和我们的预测相一致。