1　设备概况
某造纸厂齿轮箱型号 H3SH10B（FLENDER），齿轮总速比 1520.9/38＝40.023，结构见图 1。该齿轮箱自2007 年 2 月发现现场有周期噪声，如同齿轮啮合不良产生的周期冲击。这之后，车间曾两次计划停机检查齿轮箱，结果并没有发现齿轮明显损伤。2007 年 11 月现场噪声越加尖锐，产生的高振动给产品质量也带来了一定影响。为进一步诊断产生该噪声的根源并消除故障，11 月 11 日对该齿轮箱进行了振动数据采集并分析。

图 1 H3SH10B 齿轮箱结构图（图片来自互联网）

2　故障现场描述
根据齿轮箱结构图，分别对每根轴上的轴承所在位置从水平、垂直和轴向设置了测点。从资料上查阅出了每根轴上的轴承型号，以 SKF 作参考厂家计算出每个轴承的故障特征频率，见表 1。

表 1 H3SH10B 齿轮箱内轴承故障特征频率表 Hz

根据浆板车速推算出齿轮箱输入轴转速在1419r/min，即输入轴转频 f1=23.65Hz。分析输入轴的振动速度频谱，发现频谱中有非常明显的 110.9Hz的异常频率及其谐波 （图 2），并有大量边频带。频率110.9Hz=4.69（输入轴转频倍数）×23.65Hz（输入轴转频）。该谐波不像是齿轮的啮合频率，很可能是某轴承的故障特征频率。假定该异常频率为轴承故障特征频率，从谐波周围可计算出 11.72Hz 的边频带。因资料中只提供了该齿轮箱的总速比为 40.023，不能一一确定每根轴的实际转速，这就需要从频谱中捕捉轴转速信息。

图 2 输入轴振动速度频谱图（2007-11-11）（图片来自互联网）

分析中间轴Ⅰ振动速度频谱，频谱中有明显的11.72Hz 的频率，特别在时域图（图 3）中捕捉到了11.72Hz 的高强度脉冲。因为中间轴Ⅰ的转频是11.72Hz，即 703r/min，这样频谱中的 110.9Hz 的频率将变为 110.9Hz=9.47（中间轴Ⅰ转频倍数）×11.72Hz（中间轴 1 转频）。对照H3SH10B 齿轮箱内轴承故障特征频率表，发现中间轴Ⅰ轴承 32312 的内圈故障特征频率 9.436×11.72Hz （此时f2=11.72Hz）与频谱中的 9.47×11.72Hz 非常接近。在系统中输入32312 轴承内圈故障特征频率，频谱中的 110.9Hz的频率就是轴承 32312 的内圈故障特征频率（图 4）。

图 3 中间轴Ⅰ时域图（2007-11-11）（图片来自互联网）

图 4 中间轴Ⅰ振动频谱图（2007-11-11）（图片来自互联网）

经过上面数据的分析判断，并结合以往停机检查的结果，可确诊该齿轮箱中间轴Ⅰ轴承 32312 存在严重损伤。齿轮箱内所发出的周期性异常噪声很可能是轴承损坏引起齿轮啮合不良产生的。
3　故障结论
2007 年 12 月 13 日计划停机更换轴承。拆下的 32312 轴承内圈 180°范围严重剥落，轴承滚动体研磨，外圈麻点疲劳磨损。
更换轴承开机后的第二天检测，发现振动频谱中原轴承故障特征频率消失，振动速度值降低（图 5）。现场周期性异常噪声也随之消除，运行状态良好，产品质量也明显好转。

图 5 中间轴Ⅰ振动频谱图（2007-12-14）（图片来自互联网）
4　产生影响
齿轮箱运行状态往往直接影响到传动设备能否正常工作。预知性维修方式以设备的状态监测数据为依据，以设备的具体状态来确定维修时机及维修方案，可节约维修资金，有效提高设备运转效率。
引自
[1]申甲斌.齿轮箱中滚动轴承的故障诊断与分析[J].设备管理与维修,2008(11):41-44.

（来源：恩普特）