龙建元
摘要：通过对真空泵机组振动的测量，依据故障频谱特征分析，找出振动原因系变速箱高速轴齿轮轮齿表层疲劳脱落、电机联轴器综合不对中所致。经更换变速箱、找正联轴器，振动值降到正常范围。
关键词：真空泵；振动；不对中；啮合频率；边频
中图分类号：TH36文献标识码：B
我公司三抄车间2BE605真空泵（3#），配国产转速1470r/min，6kV，315kW交流电机。2003年9月间，该机组振动异常，电机输出轴端盖螺丝被振断。测得此处工频振动值达8.9mm/s，而同型号的4#机组只有1.02mm/s。
在排除电机本身及磁场偏心等原因后，把真空泵与变速箱分开开机试验，电机及变速箱振动异常无变化，由此初步判定电机和变速箱的振动来源于变速箱及联轴器。
用频谱仪监测3#机组。图1为机组简图。根据经验，重点测量和分析电机输出端及变速箱高速轴后侧两个点。
图2、图3为电机输出轴端径向频谱图和时域波形图。图2中，主要为一、二、四倍工频，且电机输出端轴向振动量超过水平方向的一半。据此可排除不平衡、轴裂纹、轴承故障、机械松动、基础松动等原因，而可能是联轴器综合不对中，因为角度不对中是产生一倍频和轴向振动的主要原因，平行不对中则是产生二、四倍频的主要原因。图3与典型的不对中故障时域波形图相象。由此可见电机振动的主要原因为联轴器综合不对中所致。
图4、图5为变速箱高速轴后侧径向频谱图和时域波形图。图5可看到存在背景噪声的脉冲信号，周期为40ms，与齿轮啮合脉冲周期（18/447.2=40ms）相等，波形与典型的齿轮点蚀时域波形相象。图4中出现啮合频率（447.2Hz）为主的一谱群。在齿轮啮合频率两侧出现边频带（边频为24.2Hz，为高速轴工频），且在频率223.7Hz及其左右有突跳。边频带往往随故障的发展而上升，也是齿轮传动中判断故障所在部位的特征频率。可能是齿轮有局部缺陷，即相当于齿轮每转一周产生一个脉冲激励，啮合频率被一个短的故障脉冲所调制，两侧出现边频带，并因局部缺陷故障脉冲引起频率突跳。由此可推断高速轴齿轮出现局部点蚀磨损。
更换变速箱并找正联轴器后，机组振动明显减弱。
在更换变速箱前，用百分表测量联轴器不同轴度。e＞0.5mm，偏角α＞15°，此为综合不对中；打开变速箱发现高速轴齿轮有五个齿面表层疲劳剥落，其中一个接触面有接近一半脱落。两个故障因素同时存在产生叠加效应，使得真空泵机组在运行时出现振动异常。
参考资料：
廖伯瑜．机械故障诊断基础.
陈大禧，朱铁光．大型回转机械诊断现场实用技术．机械工业出版社，2002.