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馬海濤　喬文峰

福伊特造紙（中國）有限公司

隨著(zhù)造紙技術(shù)和設備的快速發(fā)展，紙機車(chē)速由每分鐘幾十米已提升到2000m/min以上了，這對造紙機的旋轉件，特別是輥子帶來(lái)了更高要求。在日常生產(chǎn)和運行當中，做好振動(dòng)檢測，防患于未然顯得非常重要。

本文將對紙機日常運行中輥子及其主要附屬件（包括軸承及聯(lián)軸器）振動(dòng)的典型頻譜進(jìn)行初步探討，供同行們在運行和維護中參考。

1、紙機輥子振動(dòng)測試標準

紙機輥子振動(dòng)烈度一般以振動(dòng)速度RMS（均方根值，也稱(chēng)有效值）進(jìn)行評估，單位為mm/s。圖1為機械設備振動(dòng)國際標準表ISO2372和ISO3945。當然類(lèi)似標準是較寬泛的，大型設備供應商或用戶(hù)會(huì )一般都有更細化的標準。

2、典型振動(dòng)頻譜圖

2.1輥子動(dòng)平衡問(wèn)題

輥子在旋轉中，有自身的振動(dòng)嚴重超標的情況，我們稱(chēng)之為輥子動(dòng)不平衡。當輥子動(dòng)平衡不佳時(shí)，它的主要振動(dòng)頻譜特征是：在垂直方向和紙機運行方向均可見(jiàn)轉動(dòng)基頻振動(dòng)烈度較大，并且從相位角上看,垂直方向和紙機運行方向的相位差接近90°。振動(dòng)頻率一般為1～30Hz（與輥轉動(dòng)頻率有關(guān)）。

如圖2為某輥子動(dòng)平衡不佳時(shí)的檢測頻譜圖。圖中，X軸表示頻率，Y軸表示振動(dòng)烈度，其中在垂直方向和水平方向上，有明顯的輥子轉動(dòng)的1倍和2倍頻，并且垂直方向與水平方向的相位角相差230°－141°=89°。

2.2輥子包膠起斑馬紋

輥子包膠使用一段時(shí)間后，出現橫向（此處指紙機橫向，下同）的起楞條紋，并伴隨有較為強烈的振動(dòng)，因為條紋與斑馬背上的條紋非常相似，被很多工廠(chǎng)稱(chēng)為包膠斑馬紋。斑馬紋的產(chǎn)生可能有多種原因造成，原因一般包括：包膠面呈多邊形、速差、膠面老化變性、其他部位激勵頻率等。

斑馬紋的振動(dòng)主要特征是：施膠或壓光的輥子，其振動(dòng)烈度的方向為垂直方向，且頻譜明顯的峰值頻率可見(jiàn)與斑馬紋數量相關(guān)的振動(dòng)諧波，主要振動(dòng)頻率一般在100～350Hz。如圖4，為某施膠輥垂直方向頻譜圖，特征頻率為36X輥子基頻，該輥下機后，發(fā)現輥面出現36個(gè)斑馬紋。

2.3其他旋轉體共振或傳遞

在相互接觸的多輥之間發(fā)生共振的情況較為常見(jiàn)，但不直接接觸的輥子之間可通過(guò)其他介質(zhì)進(jìn)行振動(dòng)傳遞，這種振動(dòng)傳遞的情況則較為少見(jiàn)。以下我們分享一起由回路中其他未直接接觸的輥子，引起的振動(dòng)傳遞的情況。

某機臺施膠機上，上下輥振動(dòng)烈度較大，經(jīng)測試上下輥的自身頻率以及軸承等頻率未見(jiàn)異常。

經(jīng)過(guò)現場(chǎng)多次測試，我們發(fā)現施膠壓區臨近的導輥振動(dòng)較大。而施膠輥上出現的頻率正是輥二（見(jiàn)圖4所示）的頻率。這說(shuō)明其他旋轉體與目標部位或部件產(chǎn)生共振或強烈振動(dòng)傳遞時(shí)，該部位也會(huì )產(chǎn)生因振動(dòng)導致的故障。

如上述這種情況，振動(dòng)頻譜顯示特征振動(dòng)頻率與共振旋或振動(dòng)傳遞旋轉體一致，此種原因導致的振動(dòng)頻譜中主要振動(dòng)頻率范圍一般為5～50Hz。如圖4，輥二的主要振動(dòng)頻率為其基頻（11.0007Hz），該振動(dòng)傳遞到了輥一，長(cháng)期作用導致輥一包膠壽命縮短。

2.4軸承旋轉體或保持架故障

軸承故障導致的輥子振動(dòng)在日常運行中非常普遍，其典型的特征頻譜亦很復雜，在此我們僅列舉出較常見(jiàn)的軸承滾動(dòng)體與保持架故障。

頻譜中可見(jiàn)軸承滾動(dòng)體的頻率和其諧波，主要振動(dòng)頻率一般在100～350Hz，并且振動(dòng)包絡(luò )值較高。當軸承松動(dòng)，內圈或外圈斷裂等嚴重情況時(shí)，頻譜中主要振動(dòng)頻率可見(jiàn)輥子和軸承滾動(dòng)體的基頻和其諧波。如圖5為某輥子軸承故障。

2.5齒輪箱（減速機）嚙合故障

對于齒輪嚙合故障，頻率范圍一般為300～1000Hz。單個(gè)或者少數個(gè)齒故障時(shí)，頻譜圖中，頻譜明顯的峰值頻率可見(jiàn)齒輪頻率及其諧波；大部分齒面均有不同程度故障時(shí)，齒嚙合頻率突出。如圖6為某齒輪箱齒輪嚙合故障。

2.6聯(lián)軸器不對中故障

聯(lián)軸器不對中的故障在日常運行中也較為常見(jiàn)，一般安裝不良或者因沉降或其他原因導致聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸之間的不對中情況會(huì )引起較明顯的振動(dòng)發(fā)生。一般聯(lián)軸器不對中的故障，其頻率集中在10～250Hz。聯(lián)軸器一般分為萬(wàn)向聯(lián)軸器和非萬(wàn)向聯(lián)軸器，其不對中的故障主要有以下兩種情況。

萬(wàn)向聯(lián)軸器故障，一般為角不對中、十字節內軸承或十字?錯位故障。當有角不對中問(wèn)題時(shí)，頻譜分析中軸向振動(dòng)明顯，主要振動(dòng)頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波，并且聯(lián)軸器兩端軸向振動(dòng)相位角相差接近180°（在不對中平面測試時(shí)）。當存在十字節錯位時(shí)，徑向振動(dòng)較大，主要振動(dòng)頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波。

非萬(wàn)向聯(lián)軸器故障，一般分為角不對中、平行不對中。對于非萬(wàn)向聯(lián)軸器平行不對中，徑向振動(dòng)明顯，可見(jiàn)聯(lián)軸器基頻及其諧波，并且聯(lián)軸器兩端徑向振動(dòng)相位角相差接近180°。角不對中時(shí)，軸向振動(dòng)明顯，主要振動(dòng)頻率為聯(lián)軸器基頻及其諧波，并且聯(lián)軸器兩端軸向振動(dòng)相位角差接近180°。

圖7為某萬(wàn)向聯(lián)軸器兩端的頻譜圖。29.2328Hz為聯(lián)軸器轉動(dòng)頻率，兩圖對比可發(fā)現相位角差接近180°，判斷為聯(lián)軸器故障，經(jīng)停機檢查，發(fā)現該聯(lián)軸器已損壞。

3、結束語(yǔ)

紙機輥子處于高速運行中，要保證正常和穩定地運行，需要做好日常檢查和監控，特別是振動(dòng)情況的監控。對于可能超標或較嚴重的振動(dòng)，我們需要對照典型頻譜，不斷分析總結和歸納，找出振源，消除引起振動(dòng)的因素，確保紙機穩定高效運行。

來(lái)源：《中華紙業(yè)》2021年第8期

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