[发明专利]减定径机振动状态在线监测方法

摘要

本发明公开了一种减定径机振动状态在线监测方法，即利用振动传感器获取减定径机复合齿轮箱和辊箱各轧辊轴承的振动信号，采用分类指标监测轴承各零部件、轴系对中、齿轮表面、齿轮拟合等状况，并设定相应的故障因子，从而判断减定径机运行状态的劣化趋势，避免因减定径机复合齿轮箱轴承和辊箱轴承零部件故障、联轴器安装及轴系对中不良、齿轮表面故障以及齿面啮合状态异常等导致的设备非计划停机，支撑高速线材生产线的正常生产。本方法可实时监测减定径机的运行状态，及时发现减定径机复合齿轮箱和输出辊箱的各类缺陷，避免了人工监测的缺陷及设备故障的扩大，保证了设备的正常运行。

主权项

1.一种减定径机振动状态在线监测方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、在减定径机的复合齿轮箱、辊箱各轧辊的各轴承座上设置用于输出振动信号的振动传感器，采集振动传感器的输出信号Y_i并对该原始输出信号Y_i作频谱分析，提取减定径机的特征信号；步骤二、轴承故障表现在不寻常振动级值有冲击，轴承各零部件的振动特征频率与轴承参数的关系为：轴承外环振动频谱(1)轴承内环振动频谱(2)轴承滚动体振动频谱(3)轴承保持架振动频谱(4)式中：n为滚动体数、为内外环相对转速频率、d为滚动体直径、D为节圆直径、α为滚动体与轨道面的接触角；步骤三、设定轴承故障因子，轴承内环故障因子B₁、轴承外环故障因子B₂、轴承滚动体故障因子B₃、轴承保持架故障因子B₄ ，则轴承各部件故障因子与振动频谱间的关系为：(5)(6)(7)(8)式中A_fi、U_fi分别为轴承内环振动频谱f_i处的振动幅值和f_i在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fo、U_f0分别为轴承外环振动频谱f_o处的振动幅值和f_o在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fp、U_fp为轴承滚动体振动频谱f_p处的振动幅值和f_p在正负20%范围内振动值的加权平均，A_fh、U_fh为轴承保持架振动频谱f_h处的振动幅值和f_h在正负20%范围内振动值的加权平均；步骤四、设定轴承内环、轴承外环、轴承滚动体和轴承保持架故障因子的报警值分别为B_s1 、B_s2 、B_s3 和B_s4，监测轴承故障因子B₁、B₂、B₃和B₄，当B₁、B₂、B₃和B₄分别大于B_s1 、B_s2 、B_s3 和B_s4时，在线监测系统预报轴承异常；步骤五、对于经步骤一采集的复合齿轮箱和辊箱输入轴、输出轴轴承座的振动传感器原始输出信号Y_i，对该输出信号Y_i经振动频谱分析快速傅里叶变换分别取得对应轴系的1倍频转动频率、2倍频转动频率、3倍频转动频率和4倍频转动频率处的振动幅值分量X_i(t)，i取1、2、3和4，则该测点的总振动值为：(9)分别监测X₂(t)和X₄(t)与的比值，当该比值大于20%时，在线监测系统预报联轴器所在轴系对中状态不良；步骤六、对于经步骤一采集的复合齿轮箱和辊箱各对齿轮轴承座的振动传感器原始输出信号Y_i，对该输出信号Y_i经振动频谱分析快速傅里叶变换分别取得对应轴系的1倍频转动频率，则传动系统齿轮的啮合频率GMF为轴的1倍频转动频率与该轴上齿轮齿数Z的乘积，监测传动系统齿轮的啮合状态选择频率范围为：1×GMF ～ 3.25×GMF，其中1×GMF表示齿轮的啮和频率，3.25×GMF表示齿轮啮合频率的3.25倍； 对该输出信号Y_i经振动频谱分析快速傅里叶变换分别取得对应轴系的1×GMF、2×GMF、3×GMF频率处的振动幅值分量M(i)， W（i)分别为振动频谱在i×GMF处的正负5%范围内振动值的加权平均值，i取1、2、和3，则齿轮表面良好程度系数为：(10)当H（i）比值小于80%时，在线监测系统预报齿轮表面异常；分别监测W＝W(1)＋W(2)＋W(3)与的比值，当该比值大于30%时，在线监测系统预报齿面啮合异常。