
行星减速机出现异常剧烈的振动,是一个非常严重的故障信号,必须立即停机检查。
您提到的“失衡”是导致振动的关键原因之一,但在结构复杂的行星减速机中,“失衡”的含义比风机、电机等简单旋转机械要广泛。它不仅仅指质量不平衡,还可能指力不平衡(如安装偏心、齿轮受力不均)。
对行星减速机进行振动故障诊断,特别是判断是否由“失衡”引起,通常需要从“在线监测(频谱分析)”和“离线检查”两个维度进行。
一、 关键诊断方法:振动频谱分析 (FFT)
这是最核心、最科学的诊断方法。通过振动分析仪(如加速度计和数据采集器)收集减速机机壳上的振动信号,并进行FFT(快速傅里叶变换)分析。不同的故障在振动频谱图上会显示出完全不同的特征频率。
以下是诊断“失衡”及相关故障的频谱特征:
1. 诊断:“质量不平衡”
故障原因:
部件损坏(如齿轮崩齿、行星架断裂)导致旋转质量分布不均。
输入/输出轴上的联轴器或负载本身存在不平衡。
制造或维修缺陷,动平衡未校正好。
频谱特征:
在1倍转频 (1x RPM) 处出现一个非常高的峰值。
这个峰值通常是频谱图中的主导频率(即最高的峰)。
例如,如果电机输入转速为 1800 RPM (30 Hz),那么频谱上会在 30 Hz 处看到一个尖锐的高峰。
振动方向主要是径向(水平或垂直)。
2. 诊断:“不对中”
故障原因: 电机轴与减速机输入轴(太阳轮)不同心,或减速机输出轴与负载不同心。这是一种“安装失衡”。
频谱特征:
同样会在1倍转频 (1x RPM) 处有高峰。
关键区别: 通常会伴随着2倍转频 (2x RPM) 的高峰,有时 2x 甚至高于 1x。
轴向振动(与轴平行的方向)的幅值通常会显著增大。
3. 诊断:“齿轮故障”- 最常见
故障原因: 齿轮磨损、点蚀、裂纹、断齿。这是行星减速机振动的最常见原因。
频谱特征:
齿轮啮合频率 (GMF) 及其谐波(2x GMF, 3x GMF...) 会出现高幅值。
关键区别: GMF 两侧会出现边带。
边带的间隔是诊断的关键:
如果边带间隔 = 行星架转频,通常表示行星轮或内齿圈故障。
如果边带间隔 = 太阳轮转频 ,表示太阳轮故障。
如果发生断齿,除了GMF,还会导致质量不平衡,因此1x转频也会升高,并可能在时域波形上看到明显的冲击脉冲。
4. 诊断:“轴承故障”
故障原因: 行星轮轴承、行星架轴承或输入/输出轴承损坏。
频谱特征:
需要使用包络谱 进行分析。
会在高频区域出现轴承的故障特征频率(如内圈、外圈、滚珠、保持架的通过频率)。
诊断小结(频谱法)
| 振动频谱特征 | 极大可能故障 |
| 1x 转频 峰值主导 (特别是径向) | 质量不平衡 (或部件断裂导致) |
| 1x 和 2x 转频 峰值都很高 (特别是轴向) | 不对中 (安装失衡) |
| 齿轮啮合频率 (GMF) 及其谐波很高 | 齿轮磨损 (普遍磨损) |
| GMF 及其谐波,且两侧伴有边带 | 齿轮局部故障 (如裂纹、点蚀) |
| 高频区的包络谱出现特征频率 | 轴承故障 |
| 出现0.5x 转频 (亚谐波) | 机械松动 (配合间隙过大) |
二、 离线诊断与现场检查(辅助方法)
在进行专业的频谱分析之前或之后,现场的基本检查可以提供重要线索:
1. 安装与基础检查
检查地脚螺栓: 检查减速机和电机的地脚螺栓是否有任何松动。机械松动会放大不平衡引起的振动。
检查对中情况: 如果条件允许,断开联轴器,使用激光对中仪重新检查电机与减速机的对中情况。这是最常见的“安装失衡”来源。
检查基础刚性: 检查安装底座或机架是否牢固,是否有裂纹。基础不牢固会引起共振,使微小的不平衡振动被急剧放大。
2. 运行状态检查
温度监测: 使用红外热像仪。如果某个轴承位置或箱体局部异常发热,说明该处存在严重摩擦或损坏(可能导致卡滞,引起振动)。
听诊: 使用工业听诊器或螺丝刀贴在机壳上。
“嗡嗡”声且随转速升高而尖锐,可能是不平衡。
“咯咯”或“咔咔”的周期性撞击声,极可能是断齿或轴承严重损坏。
“沙沙”的摩擦声,可能是轴承问题或润滑失效。
3. 润滑分析
检查油位和油品: 润滑失效是导致齿轮和轴承磨损的根源,磨损最终会导致振动和不平衡。
油液分析: (如果使用稀油润滑)取油样进行光谱分析。如果金属磨粒(特别是铁、铬)含量急剧超标,说明内部齿轮或轴承已发生严重磨损或损坏,这是振动的直接证据。
总结:诊断流程建议
1. 立即停机: 剧烈振动是即将发生灾难性故障(如齿轮打碎、箱体破裂)的前兆。
2. 现场检查(基础): 优先检查电机与减速机的地脚螺栓是否松动,以及检查润滑情况。
3. 专业诊断(核心): 立即联系专业的振动分析服务商,对减速机进行频谱分析。
4. 定位故障:
如果频谱显示为1x 转频主导,重点排查不对中和联轴器不平衡问题。如果排除这两者,则高度怀疑内部有部件断裂(如断齿)导致了新的质量不平衡。
如果频谱显示为GMF + 边带,则100%是内部齿轮系故障,必须解体大修。
如果频谱显示为1x 和 2x,则立即重新对中。
5. 解体验证: 根据频谱分析的指导,有针对性地拆解减速机,验证并更换损坏的部件(如齿轮、轴承)。
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