1　設備概況
某造紙廠齒輪箱型號 H3SH10B（FLENDER），齒輪總速比 1520.9/38＝40.023，結構見圖 1。該齒輪箱自2007 年 2 月發現現場有周期噪聲，如同齒輪嚙合不良產生的周期沖擊。這之后，車間曾兩次計劃停機檢查齒輪箱，結果并沒有發現齒輪明顯損傷。2007 年 11 月現場噪聲越加尖銳，產生的高振動給產品質量也帶來了一定影響。為進一步診斷產生該噪聲的根源并消除故障，11 月 11 日對該齒輪箱進行了振動數據采集并分析。

圖 1 H3SH10B 齒輪箱結構圖（圖片來自互聯網）

2　故障現場描述
根據齒輪箱結構圖，分別對每根軸上的軸承所在位置從水平、垂直和軸向設置了測點。從資料上查閱出了每根軸上的軸承型號，以 SKF 作參考廠家計算出每個軸承的故障特征頻率，見表 1。

表 1 H3SH10B 齒輪箱內軸承故障特征頻率表 Hz

根據漿板車速推算出齒輪箱輸入軸轉速在1419r/min，即輸入軸轉頻 f1=23.65Hz。分析輸入軸的振動速度頻譜，發現頻譜中有非常明顯的 110.9Hz的異常頻率及其諧波 （圖 2），并有大量邊頻帶。頻率110.9Hz=4.69（輸入軸轉頻倍數）×23.65Hz（輸入軸轉頻）。該諧波不像是齒輪的嚙合頻率，很可能是某軸承的故障特征頻率。假定該異常頻率為軸承故障特征頻率，從諧波周圍可計算出 11.72Hz 的邊頻帶。因資料中只提供了該齒輪箱的總速比為 40.023，不能一一確定每根軸的實際轉速，這就需要從頻譜中捕捉軸轉速信息。

圖 2 輸入軸振動速度頻譜圖（2007-11-11）（圖片來自互聯網）

分析中間軸Ⅰ振動速度頻譜，頻譜中有明顯的11.72Hz 的頻率，特別在時域圖（圖 3）中捕捉到了11.72Hz 的高強度脈沖。因為中間軸Ⅰ的轉頻是11.72Hz，即 703r/min，這樣頻譜中的 110.9Hz 的頻率將變為 110.9Hz=9.47（中間軸Ⅰ轉頻倍數）×11.72Hz（中間軸 1 轉頻）。對照H3SH10B 齒輪箱內軸承故障特征頻率表，發現中間軸Ⅰ軸承 32312 的內圈故障特征頻率 9.436×11.72Hz （此時f2=11.72Hz）與頻譜中的 9.47×11.72Hz 非常接近。在系統中輸入32312 軸承內圈故障特征頻率，頻譜中的 110.9Hz的頻率就是軸承 32312 的內圈故障特征頻率（圖 4）。

圖 3 中間軸Ⅰ時域圖（2007-11-11）（圖片來自互聯網）

圖 4 中間軸Ⅰ振動頻譜圖（2007-11-11）（圖片來自互聯網）

經過上面數據的分析判斷，并結合以往停機檢查的結果，可確診該齒輪箱中間軸Ⅰ軸承 32312 存在嚴重損傷。齒輪箱內所發出的周期性異常噪聲很可能是軸承損壞引起齒輪嚙合不良產生的。
3　故障結論
2007 年 12 月 13 日計劃停機更換軸承。拆下的 32312 軸承內圈 180°范圍嚴重剝落，軸承滾動體研磨，外圈麻點疲勞磨損。
更換軸承開機后的第二天檢測，發現振動頻譜中原軸承故障特征頻率消失，振動速度值降低（圖 5）。現場周期性異常噪聲也隨之消除，運行狀態良好，產品質量也明顯好轉。

圖 5 中間軸Ⅰ振動頻譜圖（2007-12-14）（圖片來自互聯網）
4　產生影響
齒輪箱運行狀態往往直接影響到傳動設備能否正常工作。預知性維修方式以設備的狀態監測數據為依據，以設備的具體狀態來確定維修時機及維修方案，可節約維修資金，有效提高設備運轉效率。
引自
[1]申甲斌.齒輪箱中滾動軸承的故障診斷與分析[J].設備管理與維修,2008(11):41-44.

（來源：恩普特）