带式输送机滚筒的现场振动测试

带式输送机滚筒的现场振动测试摘要：文章结合图示介绍了带式输送机滚筒的现场振动测试原理，叙述了滚筒振动测试用的速度传感器、加速度和位移传感器原理。给出了滚筒振动测试的参考数据：转速、基频幅值与相位、频谱分析。最后，给出了某滚筒轴轴心平均位置的位置图，说明了振动测试是滚筒性能检测的一种有效手段。关键词：带式输送机；滚筒；振动；频谱；滚筒轴On-siteVibrationTestforBeltConveyorPulleyLiuShengjie,CuiYumin,QiaoXinliang(TangshanDBTMachineryLtd,Tangshan063027China)Abstract:Introducetheprincipleofon-sitevibrationtestforbeltconveyorpulley,theprincipleofspeedsensor,accelerationsensoranddisplacementsensor.Referencedataofpulleyvibrationtest:rotatespeed,fundamentalfrequencyandphaseposition,spectralanalysis.Atlast,basedonpositionplanofpulleyshaftcenteraverageposition,clarifyvibrationtestisaneffectivewayofmonitoringpulleyperformance.Keywords:Beltconveyor;Pulley;Vibration;spectralanalysis;Pulleyshaft0序言滚筒是带式输送机的关键部件，同时也是旋转部件。由于加工过程中产生的不平衡质量、轴的机械弯曲、安装的不对中性以及基础支架的稳定性等原因，滚筒在转动过程中必然会产生振动。在一些应用场合，滚筒的振动会对整个设备造成很大的影响。比如装船机、堆料机和取料机的悬臂胶带机滚筒。虽然有些书本或教科书已经给出了计算固有频率、激振频率、振幅以及模态向量等参数的方法,但滚筒的振动会受到非常多因素的影响，理论的计算并不能客观的反应实际的振动情况。所以，我们需要研究利用先进的仪器和设备来进行现场的振动数据监测,从而可以得到更有实际价值的数据。滚筒的实际振动数据对设备的设计优化和日常维护都有重大的意义。以装船机的悬臂卸载滚筒为例，国外的设计生产厂家都会提出更高的静平衡要求，以尽可能的减小滚筒振动对整台设备的影响，这是设计阶段的优化。如果业主能够定期的监测重要滚筒的振动数据，通过前后数据的对比可以尽早的发现滚筒运行的异常，提早防范，早做准备，避免重大安全事故或停产现象的发生。1原理滚筒振动测试系统可以分为两大部分。前一部分包括传感器和专用测量调试线路。前一部分的功能在于将滚筒振动最终变换为可以被一般分析测量仪器所能接受的，并具有归一化机电灵敏度的电压信号。后一部分的功能在于将前面所获得的原始电压信号加以分析，处理和取得所要的数据。滚筒振动测试原理框图如图1所示。图1滚筒振动测试原理框图2传感器的选择传感器将机械振动量转换为电量的机电转换装置。传感器的性能及传感器的选用都直接影响整个测试系统的功能。在旋转机械测试装置中，常用的传感器有三种类型，它们是：惯性式电动力速度传感器、压电式加速度传感器、电涡流不接触式位移传感器。惯性式速度传感器适用于测量轴承座、机壳及基础的一般频带内的振动速度和振动位移（经积分后）。其频带大约从5Hz到500Hz（即300r/min到30000r/min）。测量更低的频率时，要求采用具有摆式结构的速度传感器。滚筒的转速一般在100r/min一下，所以可以选用摆式结构的速度传感器。图2为速度传感器。图2速度传感器压电式加速度传感器适用于测量轴承座、机壳等的绝对振动。它具有较宽的频带，一般可以自0.2Hz到10kHz，因此比较适合于测量高速机器及因气流脉动或滚动轴承噪声等引起的高频振动。图3为加速度传感器。图3加速度传感器不接触式电涡流传感器适合于测量转子相对于轴承的相对位移（包括轴心平均位置及振动位移）。由于转子轴表面具有很大的切线速度，因此用接触式传感器是难以实现振动的接收。涡流传感器是利用转轴表面与传感器探头端部间的间隙变化来接收振动，从而避免了与转轴表面的直接接触。涡流式位移传感器另一特点是具有零频率响应，因此它不仅可以测出转轴轴心的静态位置的偏离，而且还可测出转轴轴心的静态位置的偏离，这在判断运转过程轴心是否处于正常的离心位置是很有用处的。图4为不接触式电涡流传感器。图4不接触式电涡流传感器传感器的选用，以及测试对象和部件的选择应当是这样，即当某一种振动故障出现时，该部位的振动比之正常情况具有最明显的变化。3测量的参数转速的测量。我们可以直接从安装在转子上的转速传感器获得转速信号，并进行测量。有时不仅要给出瞬时转速，而且要知道转速随时间的变化率，亦即角加速度。在用X-Y函数记录仪绘制幅频图时，希望转速的测量装置能输出正比于转速的直流信号。1XRPM基频幅值与相位的测量，其中RPM代表转子的转速。旋转机械的振动（轴承座的或转子轴的）不可能是只有与转速同频率（1XRPM）的纯正弦振动，波形中还包含许多其它频率成分的振动，例如2XRPM、3XRPM、4XRPM等频率成分的振动。在发生自激振动时，还可能包含有近似于0.5RPM和等于某一阶临界转速的频率成分。此外还有可能出现随机振动成分等等。频谱分析。频谱分析是分析和预测振动故障的重要手段。如能保留机械在正常运转情况下的频谱图资料，则比较以后各运转阶段的频谱图，就有助于我们从频谱图的差别和变化中寻找可能存在的故障。在机械定常运转情况下，我们可以用一般扫描仪进行谱分析，但是在振动变化过程中，比如升速或降速过程中，则要求具有很快分析速度的实时频谱分析仪进行分析，例如具有FFT功能的频谱分析仪。模拟信号的记录。当多点测量而又不能同时对各测点振动进行分析时，采用多通道磁带记录仪将模拟信号记录下来，然后再逐点进行后处理分析。由于现场条件的限制，测量滚筒的振动数据时不适宜采用体积大或复杂的设备。通过以上四个数据的测量、采集、分析和处理，对滚筒现场的运行状况已经能够进行很好的表达。4滚筒轴轴心平均位置的测定滚筒轴轴心平均位置的测定是滚筒故障分析的一个重要方面。测定轴心平均位置用以说明轴是否处于（相对于轴承）预期的正常位置。滚筒轴轴心的位置以及其方位角提供轴和轴承是否有磨损（过间隙）或不正常的预载荷的信息，比如由于轴系在安装时对心性不好将给轴承外加某一方向的预荷载，这些荷载将使轴心偏向非正常运转位置，这些都可以通过轴心平均位置的测定予以发现。图5为滚筒轴轴心平均位置的测试装置。图5滚筒轴轴心平均位置的测试装置通过图5的装置，我们可以获得如图6所示的轴心平均位置变化曲线。我们可令图上轴心静止点在轴承中心一下二分之一直径间隙处。比如设直径间隙为1.0mm,则轴心精致点应在轴承中心一下0.5mm处。调整X-Y记录仪的灵敏度,使得实际间隙的变化量与极坐标图上的位置变化一一对应。这样，我们就可以从图上求得每一转速下轴心的离心度及方位角。图6滚筒轴轴心平均位置变化曲线通过滚筒轴轴心平均位置的波动，我们可以判断滚筒整体的运行情况，对滚筒的故障作出提早的判断和预防。5结尾通过滚筒现场振动测试，用户和设计单位不仅能优化产品的设计，而且能够及早的发现滚筒在现场运行过程中的问题。1 张策.机械动力学M.北京：高等教育出版社，2008.2 宋伟刚.通用带式输送机设计M.北京：机械工业出版社，2006.5樊尚春.传感器技术及应用M.北京航空航天大学出版社，2010.10