在大型鋼鐵公司的燒結廠中，烘干機的作用是對生產球團的原料進行烘干，烘干機的運行狀態將對后續的球團生產產生很大影響，并間接影響煉鐵生產。某鋼鐵公司燒結廠烘干機減速器在短短幾個月中多次損壞，主要表現為齒輪嚴重點蝕、磨損和斷裂。從I軸到Ⅳ軸均有齒斷裂，而且常常從根部沿整個齒寬方向大面積斷裂，有兩臺齒輪箱的使用壽命還不到20天。減速機殼體也出現溫度過高的現象，嚴重影響了生產，給企業造成了較大的損失。
該型烘干機的傳動部分是由電動機帶動一個三級減速的減速機，再通過減速機輸出軸的小齒輪帶動大齒圈驅動滾筒，傳動系統及監測點布置簡圖見圖1。本文所研究的減速機因輸出軸轉速較低，監測儀器的選擇和監測振動物理量的選擇顯得尤其重要。
2、烘干機傳動系統參數
在圖1中，電動機的型號為：Y355Ll-6異步電動機：功率／轉速=220 kW/991 r.min-1;減速箱的型號：ZSY500型硬齒面圓柱齒輪減速機；傳動比/=35.5；烘干筒規格為：d3 mx25 m。監測期間烘干機進行限產，產量為130 t/h(正常時為135 t/h)．下表為烘干機傳動系統的傳動嚙合系數。
3、振動監測過程及診斷分析
3.1監測參數的選擇
本文中減速機的轉軸正常運行頻率不高(最高不超過17 Hz)．嚙合頻率雖然較高最高達346.7 Hz)，但遠未達到齒輪的固有頻率(一般在1～10 kHz)，因此不會出現因共振而導致齒輪破壞。
對振動監測儀器最重要的要求之一．就是能夠在足夠寬的頻率范圍內測量包括所有主要分量在內的全部信息，對于齒輪箱其轉動軸工作頻率可能僅有幾個赫茲，但齒輪的固有頻率又有可能高達上萬赫茲。在齒輪箱內部損傷還未影響到實際工作之前，高頻分量已經包含了損傷的信息，而僅當內部缺損發展到較大時，才在低頻信息上反映出來，因此，監測出高頻分量并對它正確分析，是故障監測的核心任務。
為使測量結果能夠有效反映機組實際運行情況，根據機組特點和現場測試條件對測點和監測物理量進行了優化選擇，分別測量了圖1監控點2、3、4、5、6、7、9、10在V、A方向上的振動速度、加速度和位移參量。Ⅱ軸的轉動頻率和其上的嚙合頻率與其它軸比較，雖低于I軸，但高于Ⅲ、Ⅳ軸。由于進行邊頻分析時高頻部分能反映更多的故障信息，而且，可以在軸承座上方便地貼片測量，因此，測點5、6成為主要振動測量對象。
3.2監測過程
2004年3月5日新減速機安裝完畢投產，至7月18日該減速機損壞．對減速機組進行了4個多月跟蹤監測，積累了大量振動監測數據。所采用的監測系統為美國ENTEKIRD公司生產的DataPAC數據采集器及配套的EMONITOR Odyssey管理軟件。同時使用丹麥B＆K公司生產的BK2513型振動測量儀對機組的振動進行跟蹤監測。
4、振動測量值分析
4.1振平值分析及趨勢分析
軸系振平值監測是測試機器上某些特定測點處的總振級大小，振平可采用測量參數的有效值、峰值或者平均值，從測量的角度來看，測點5、6屬于中頻振動，測量參數采用振動速度值。趨勢分析是把所測得的特征數據和預報值按一定的時間順序排列起來進行分析，這些特征數據可以是通頻振動、2倍振幅、位移、速度、加速度等，趨勢分析在故障分析中起著重要作用，本文對測點5、6進行了位移、速度趨勢分析。
對測點5、6的振動數據分析可知，隨著減速機運行狀態的劣化，軸承部位的振動速度值呈現逐步增大態勢，見圖2和圖3。特別是從測點17開始，振動速度值呈現出逐步增大到超出振動可接受區域的趨勢，說明設備狀態的劣化可以明顯地通過監測速度值來把握。
而各測點的振動加速度值和位移值在整個運行周期中，隨著減速機狀態的劣化，沒有明顯的變化規律，說明振動加速度值和位移值的測量不能有效地反映減速機的運行狀態。
4.2 振動波形和頻譜分析
齒輪的振動頻率可以分為三類：(1)軸的轉動頻率及其諧頻；(2)齒輪的嚙合頻率及其諧頻；(3)齒輪的各階固有頻率。對減速器監測所得到的實際振動往往是上述各類振動的組合，可以把這類組合簡化為線性。當減速器出現某種形式的故障時，產生幾種動載荷同時作用在齒輪上，使其同時產生幾種振動，這些振動相互疊加調制，表現出在故障頻率處出現大量邊帶頻譜，從齒輪振動的邊帶頻譜中可以分析出載荷或調制信號的頻率，減速機的頻譜故障診斷實際上就是對邊頻進行分析。
從新減速機開始運行到報廢，觀察各個測點的三維加速度譜陣，可以發現：(1)較低頻段的加速度譜線沒有明顯變化；(2)隨著齒輪狀況劣化，較高頻段顯著變化，主要表現為：故障齒輪轉頻的高次諧波譜線顯著增長：故障齒輪的嚙合頻率及其2倍頻譜線增長快：在故障齒輪的嚙合頻率及其諧波附近出現大量邊帶，并且邊帶譜線逐步增長。圖4是5V測點三維加速度趨勢圖，從圖上可以清楚看到隨著齒輪狀況的劣化各頻段譜線的變化情況。
由監測過程可知，設備正常時，機組測點振動加速度波形比較隨機，只有少量無規律的脈沖信號，異常出現并發展時，波形上沖擊逐步增大。5V加速度波形出現顯著的有規律的脈沖沖擊信號，Ⅱ、Ⅲ軸嚙合頻率及其諧波譜線顯著增長，邊帶頻譜線增多。這是齒輪嚴重故障的征兆，可能有多個輪齒斷裂。
4.3檢修情況
打開減速機人孔觀察，發現Ⅱ軸小齒輪（齒輪軸）連續有7個齒斷裂，其中有5個齒沿齒寬方向從齒根整體斷裂，2個齒局部斷裂。Ⅳ軸齒輪大多數齒面存在剝落坑，沿著整個齒寬都出現剝落損傷。與監測時的故障診斷預測相吻合，
5、結 論
通過對一類型號的減速機從基本正常到缺陷出現并發展，直到斷齒損壞進行大量測試，本文運用振動頻譜分析、趨勢分析理論，對所得到的振動數值、振動加速度三維趨勢圖進行分析，得出如下結論：
(1)在振動值的監測方面，以測量軸承部位的振動速度值可以準確反映減速機狀態的變化。
(2)觀察加速度頻譜的變化，并設定合適的振動可接受門閾值，可以發現早期設備缺陷。
(3)正常狀態時，振動加速度波形呈現隨機狀態，當齒輪出現缺陷，波形中將出現有規律的脈沖：隨著齒輪缺陷的發展，脈沖強度將逐步增強：判定了齒輪瀕臨斷裂的臨界時間點，從而可以及時停機檢修。
(4)對新齒輪箱投入使用時、運行時、嚴重破壞時所監測的信號比較，解決了齒輪箱頻繁損壞的責任問題，得出該類型號齒輪箱的設計強度不足的結論。
