冲压工艺压机主传动滚动轴承故障诊断

黄勇军

（上汽通用汽车有限公司武汉分公司，湖北武汉 430000）

0 引言

冲压工艺是整车制造第一道工艺，采用高速机械/伺服冲压线将板料冲压成型，单台压机最大成型吨位达到2250 t。主传动轴承在冲压成型过程中要承受高速、重载、交变载荷，长时间运行会造成轴承的损坏。为了保证设备生产稳定性，引进振动监测仪。通过采集轴承速度、加速度振动信号，并进行时域、频域分析，提前发现轴承故障，并利用停产时间进行更换，减少设备停机时间，提高设备的有效利用率。

1 现场案例

以冲压车间高速机械冲压线为例。压机主电机驱动端通过弹性体与过渡箱轴连接，过渡箱轴另一端通过涨紧套安装有小皮带轮，小皮带轮通过皮带驱动飞轮，飞轮带动连杆机构从而实现压机滑块的上下往复运动。在压机主传动中，过渡箱轴一端与主电机连接，另一端与皮带轮连接，一旦过渡箱轴承发生故障，将直接导致设备停机。所以对过渡箱轴承研究有极为重要意义。本案例中，过渡箱皮带轴通过双列圆锥滚子轴承（左）以及圆柱滚子轴承（右）支撑。传动如图1所示。

2 诊断分析

皮带轮侧的滚动轴承型号为NSK23030（双列圆锥滚子轴承）。压机SPM（Strokes Per Minute,每分钟冲程数）为15时，电机转速1375 r/min，利用压电加速度传感器对皮带轮侧轴承进行数据采集（测点Va及Vv），采样频率12 800 Hz，采样点数8192。测点Va及Vv采集信号时域和频域波形如图2、图3所示。

图2 Va时域波形

图3 Vv频域频谱

2.1 时域分析

从Va时域波形（图2）可以看出，主传动过渡箱皮带轮侧轴承测点加速度时域波形有明显的冲击信号，初步判断为轴承故障。

2.2 频谱分析

对Vv时域波形进行 FFT（Fast Fourier Transform Algorithm，快速傅里叶变换），得出频谱图（图3）。速度频谱图中出现以工频为基频的1×～6×谐波，结合故障频谱，初步判断为轴承旋转松动。

2.3 检修验证

利用停产时间对压机过渡箱皮带轮侧滚动轴承进行更换，拆解情况见图4。可以看出，压机小皮带轮传动轴与轴承配合处存在严重磨损，轴与轴承由过渡配合变为间隙配合，滚动轴承内圈与轴之间存在松动，导致轴承跑内圈。故障程度属于中后期。初步判断为传动轴加工质量问题，建议定期对该设备及其他类似设备在安装前对轴的材料及加工工艺进行跟踪，保证传动轴的加工质量，避免类似故障的发生。

图4 过渡箱传动轴及轴承

3 结语

运用频谱分析法对汽车行业压机主驱动轴承进行分析，并准确诊断出故障位置及原因，提前预测设备故障，对减少设备停机、提高设备利用率有重要意义。汽车行业工艺复杂，产值高，预测性维修技术在冲压工艺中的运用，为经济效益提升提供保障。