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摘要 运用油样铁谱分析枝术，对穿孔机齿轮箱的故障进行了诊断和分析，指出应用铁谱分析需注意的事项。实践证明，用直读铁谱分析技术诊断减速齿轮箱的齿轮故障是有效的。
关键词 铁谱分析 齿轮箱 故障诊断
中图分类号 TH 132.46 文献标识码 B
一、诊断分析
某一无缝钢管机组穿孔机有两个装备和工况完全相同的上辊和下辊系统，并且具备重载、低速和冲击载荷的特点。图1是轧辊系统的简图，齿轮的材料为17CrNiMo6。
使用铁谱分析法对穿孔机齿轮箱进行设备故障诊断和分析。由于该齿轮箱长期处于恶劣的工况条件下，因此其润滑采用压力油喷淋润滑与油浴润滑相结合的方式，压力为0.2~0.3MPa，铁谱的取样点选择在回油管的起始端，如图1所示的位置。
每次取样时，取50ml的油样，然后以10:1的比例进行稀释（由于油样的磨粒浓度大）和分析。每次都用上述的方法同时对上、下辊齿轮箱取样分析，并对油中是否含水作简易测定。在2003年12月一2004年1月经过一次检修，表1是检修前后检测的结果。从表中可以看出，在检修前后，当系统工况没有发生变化时，每次取样的磨粒浓度WPC值总有一个较小的变化（即增值）。
两台齿轮箱虽然工况条件完全相同，但磨粒浓度（WPC）值相差很大，上辊齿轮箱比下辊齿轮箱大4~6倍以上。从谱片观察中发现，上辊齿轮箱的油样中有两种典型磨粒：第一种是擦伤和严重滑动磨粒，大的磨粒尺寸在200μm以上，其表面粗糙，并有明显的划痕和撕脱痕迹。将其加热到330℃后，表面呈现蓝紫色回火色，表明磨粒是齿轮的合金钢17CrNiMo6成分。而下辊齿轮箱的油样中虽然也有划痕的擦伤磨粒，但尺寸较小，一般在30~40μm的范围内。第二种是腐蚀磨粒集聚，特别是上辊齿轮箱的第四次油样的谱片上集聚了大量的腐蚀磨粒。
比较两台齿轮箱，发现上辊齿轮箱的腐蚀磨粒普遍比下辊齿轮箱的多，据此可以初步判断上辊齿轮箱在检修前齿轮已经发生了异常磨损。这种磨损的原因可能是由于齿轮箱在低速瞬时过载引起的。后来在检修中发现，上辊电动机的滚动轴承内圈滚道上有直径约13mm和7mm的两个剥落坑，使上辊齿轮箱受到冲击载荷的影响，作用于齿面的负载增大；润滑剂起了腐蚀反应，使磨损率增大。
在检修时更换了损坏的电动机轴承和新润滑油后，磨粒浓度都有明显下降，WPC值降至检修前的25％左右，检修后每个取样WPC值都有一个明显的增值。进入6月份以后，这个增值有明显的增加，需要进一步跟踪。下辊齿轮箱第六次取样，WPC有一个峰值，此时简易测定发现润滑油中含有水分。通过采取密封措施，杜绝了进水源。在此后对油的理化性能分析时，含水量减少至0.56％。第七次取样时WPC值又明显下降，但在随后的7、8两个月内，WPC值又有明显的增加。此时，机器的刚性联轴器发生了故障。据分析是刚性联轴器的异常工况使下辊齿轮箱磨损速率的增加。
综上所述，齿轮箱油样铁谱分析的判断结果与拆机检查见到的齿轮缺陷，在损坏的程度和分析的结论上都是吻合的，这说明在齿轮箱的铁谱检测中，只要采样正确，用铁谱分析方法诊断齿轮故障是有效的，能较好地反映出齿轮箱磨损的变化过程，特别是对背景振动复杂和运转速度低的齿轮箱更有独特的效果。虽然直读铁谱读数提供的信息量不是很大，但是由于其结构简单，价格便宜，分析过程简便快捷，在油样的快速分析和初步诊断中仍占有一席之地。
二、应用铁谱分析应注意的事项
1．人为因素的影响。铁谱分析是利用铁谱技术对润滑油中金属颗粒的尺寸、形态、颜色、数量及分布状况进行的定性分析，它受人的主观因素影响较大，尤其是对取样的要求特别苛刻，要求分析人员具有一定的理论知识和丰富的实践经验。
2．发生异常磨损的判断。齿轮箱是否发生异常磨损，不仅看润滑油中所含磨损颗粒数量的绝对值大小，更重要的是要看油中的磨粒随时间的变化速率和大磨粒的尺寸变化趋势。齿轮箱发生非正常磨损时将产生较大的颗粒，而且磨粒随时间的增长速率也将大大增加。实践证明，金属颗粒尺寸小于10μm的属于正常磨损，大于l 0μm的表示存在异常磨损。磨损量的正常值、注意值和警告值是通过反复实践、总结摸索出来的。
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