摘要：目前，我国工业技术发展十分迅速，其机械设备扮演着重要的角色，各个行业需要运用到减速机，减速机作为机械设备的核心部分，出现故障直接影响着设备的正常运作，因此有必要对减速器的故障进行分析，并采取一定的改进措施，排除故障的影响，提高整机的使用寿命，降低企业的运营成本，为企业的发展打下坚实的基础。
关键词：减速器；故障分析；改进措施
引言
对减速机采取预防性维修，即周期性开箱检测，不但费时费力，而且会导致整个生产线停产。主动维修是在不对减速机解体的情况下进行精确性维修，这依赖于准确的振动信号采集和正确的信号处理方法。减速机主要由轴承、齿轮、轴及箱体组成，其中轴承和齿轮为易发故障部件。对石化厂1台减速机进行振动信号的诊断分析，并应用LabVIEW开发针对轴承和齿轮的诊断分析系统，取得较好效果。
1研究背景
滚动轴承是电力、冶金、石化等工业部门使用最广泛的机械零件，也是最易损伤的部件之一。有关统计资料表明：在使用滚动轴承的旋转机械中，大约有30%的机械故障是由滚动轴承引起的，感应电机故障中大约40%的电机故障是滚动轴承故障，齿轮箱各类故障中轴承故障约占20%，仅次于齿轮。可见，滚动轴承的工作状态在很大程度上影响整个机械设备、甚至是整条生产线的运行状态，若轴承在工作过程中发生故障，轻则使整个系统失效，造成一定的经济损失，严重的还会导致灾难性的事故。因此，滚动轴承故障诊断技术研究一直是机械故障诊断中的研究热点。在众多滚动轴承的状态监测和故障诊断技术中，基于振动信号的诊断是最为有效的方法之一。其中，利用合理的信号处理技术，从振动信号中有效提取轴承故障特征是实现滚动轴承故障诊断的关键。由于受环境噪声或振动的干扰，采集信号中的有效信息被淹没在强烈的背景噪声中，滚动轴承初期阶段故障表现得更加明显。因此，从含有干扰信号和微弱轴承故障信号的振动信号中提取有效的轴承故障特征，实现故障的早期监测和诊断，一直是滚动轴承状态监测和故障诊断面临的难题。基于上述背景，本文以滚动轴承为研究对象，针对滚动轴承早期故障振动信号微弱、不明显的特征，研制了一套基于振动的减速机轴承故障诊断试验台。利用该试验台，可以开展减速机轴承不同损伤模式的模拟试验，并且可以模拟轴承转速箱速度在0～1440r/min，负载扭矩在0～10000N·m的滚动轴承故障特征，为减速器的轴承早期故障识别以及轴承故障库的建立奠定基础，为基于振动的减速机轴承故障特征研究提供科研平台。
2减速器的改进措施
2.1减速器密封性能的优化
通常情况下，减速器在设计时都会涉及到静态密封与动态密封。静态的密封主要通过数控机床对减速器零部件的精密加工和装配，进而得以控制。即，通过两个标准面之间使用填充物的压紧工艺做到密封。对于动态密封而言，此时的密封不是依靠两个静态的标准面来实现的，再加上减速器处于的工况不同，对外界的密封程度也不相同，如果处于恶劣的环境，需要对气体或者液体进行，密封的话，减速器的负载较大，泄露的可能性也会比较大，因此，如何在不断运动的设备中实现密封也是提升密封技术的关键。
2.2振动信号采集
对于振动信号的采集，典型情况下，需要在每一个轴承盖或轴承座相互正交的径向位置进行测量，传感器可放置在轴承座或机座上任意角度位置。对水平安装的机器，通常放在垂直和水平方向，对于垂直或倾斜的机器，能得到最大的振动测量读数的位置（通常沿弹性轴的方向）应作为传感器放置的一个方向。
测量时应在传动系统已经达到正常稳定运行温度，且机器处在规定的运行状态（如处于额定转速、电压、流量、压力及载荷）下进行，对于转速和载荷变化的机器，应对机器要求运行周期较长的所有工况进行测量。
2.3齿轮轴承的改进
齿轮与轴承的设计一直是困扰我国减速器质量和性能的最大难题，由于齿轮在啮合过程中始终受到外部应力的影响，因此在齿轮与轴承的设计中应该尽可能加强韧性与承载力，不能一味的追求效率而忽略了齿轮和轴承之间的精度和配合。除此之外，齿轮轴承的改进一定要注重热处理环节，特别是齿轮的热处理与修形。通过不断的对齿轮的啮合进行研究分析，通过优化齿轮的表面与形状，以此来降低和减少齿轮变形，提升齿轮的接触强度与精度，延长整个减速器的使用寿命。
2.4频谱分析
频谱分析是减速机故障诊断最常用的方法之一。轴承发生某种故障时，频谱图中会出现相应的故障特征频率。齿轮发生故障时，频谱图中会出现相应的图谱。齿面点蚀、断齿、不均匀磨损时，频谱图中啮合频率附近伴有轴频的边频带，应用解调技术可解调出轴频。齿轮均匀磨损时，频谱图中无明显冲击、调制现象，啮合频率及其倍频的幅值增大。
2.5试验台结构
该试验台由8大系统组成，分别是支撑系统、动力系统、增-减速系统、联结系统、负载系统、控制系统、传感系统和输出与显示系统。支撑系统。试验台的支撑系统是一个5500mm×3000mm，厚200mm的铸铁平台，上面开T型槽，方便设备在其上螺栓联结。动力系统。动力电机的额定功率是37kW，在变频器控制下可以实现0～1441r/min的任意转速；在工作过程中，采用手动旋钮可实现任意转速的调节，也可在电动机较低转速时实现电动机换向。增-减速系统。增-减速系统是由2台型号为ZQ500-40、呈镜像布置的减速机构成，其中增速系统是1台正常减速机，这里说的正常减速机是指理论上全新的减速机，没有任何故障；减速系统是指一台同样的减速机，由轴承点蚀故障减速机，这里的故障是按照预先设定的故障植入减速机中。联结系统。其指的是驱动装置与减速机之间的联轴器，试验台上的联轴器均是弹性联轴器。负载系统。试验台将变频调速力矩电机作为负载装置，为整个试验系统提供必要的反向制动力，并将发出来的电能通过回馈装置回馈电网，节省电能30%～50%。控制系统。控制系统主要由控制电路、变频器和PLC等组成，主要具有控制电动机的正反转、负载力的加载及过载过流保护等作用。传感系统。试验台的传感系统包括驱动电机与减速器之间的转速转矩传感器ZJ-500A，减速机和增速机之间的转矩转速传感器ZJ-10000AE，增速机与负载电机的转速转矩传感器ZJ-500A，以及2个温度传感器。输出与显示系统。输出显示系统有两部分（见图2），即传感器直接输出信号显示系统TS3000转矩转速功率采集仪，以及采集信号与电脑相联结的显示器。显示器可以显示不同区段的参数情况和负载情况，并且可以实时绘制曲线。
结语
减速机高速轴轴承安装属严格技术控制检测部件，其安装精度对后续的使用寿命有着重要的影响。轴承属于标准零件，其加工精度高，在安装测量过程中，出现测量值与检测值存在较大偏差时，必定存在其他方面的问题，必须逐一排查解决，防止更大事故的发生。
参考文献
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