1　設(shè)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(jié)構(gòu)見圖 1。該齒輪箱自2007 年 2 月發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有周期噪聲，如同齒輪嚙合不良產(chǎn)生的周期沖擊。這之后，車間曾兩次計劃停機檢查齒輪箱，結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)齒輪明顯損傷。2007 年 11 月現(xiàn)場噪聲越加尖銳，產(chǎn)生的高振動給產(chǎn)品質(zhì)量也帶來了一定影響。為進(jìn)一步診斷產(chǎn)生該噪聲的根源并消除故障，11 月 11 日對該齒輪箱進(jìn)行了振動數(shù)據(jù)采集并分析。

圖 1 H3SH10B 齒輪箱結(jié)構(gòu)圖（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）

2　故障現(xiàn)場描述
根據(jù)齒輪箱結(jié)構(gòu)圖，分別對每根軸上的軸承所在位置從水平、垂直和軸向設(shè)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(nèi)軸承故障特征頻率表 Hz

根據(jù)漿板車速推算出齒輪箱輸入軸轉(zhuǎn)速在1419r/min，即輸入軸轉(zhuǎn)頻 f1=23.65Hz。分析輸入軸的振動速度頻譜，發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)頻倍數(shù)）×23.65Hz（輸入軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，這就需要從頻譜中捕捉軸轉(zhuǎn)速信息。

圖 2 輸入軸振動速度頻譜圖（2007-11-11）（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）

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(zhuǎn)頻是11.72Hz，即 703r/min，這樣頻譜中的 110.9Hz 的頻率將變?yōu)?110.9Hz=9.47（中間軸Ⅰ轉(zhuǎn)頻倍數(shù)）×11.72Hz（中間軸 1 轉(zhuǎn)頻）。對照H3SH10B 齒輪箱內(nèi)軸承故障特征頻率表，發(fā)現(xiàn)中間軸Ⅰ軸承 32312 的內(nèi)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(tǒng)中輸入32312 軸承內(nèi)圈故障特征頻率，頻譜中的 110.9Hz的頻率就是軸承 32312 的內(nèi)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(lián)網(wǎng)）

圖 4 中間軸Ⅰ振動頻譜圖（2007-11-11）（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）

經(jīng)過上面數(shù)據(jù)的分析判斷，并結(jié)合以往停機檢查的結(jié)果，可確診該齒輪箱中間軸Ⅰ軸承 32312 存在嚴(yán)重?fù)p傷。齒輪箱內(nèi)所發(fā)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(chǎn)生的。
3　故障結(jié)論
2007 年 12 月 13 日計劃停機更換軸承。拆下的 32312 軸承內(nèi)圈 180°范圍嚴(yán)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(fā)現(xiàn)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）?，F(xiàn)場周期性異常噪聲也隨之消除，運行狀態(tài)良好，產(chǎn)品質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn)。

圖 5 中間軸Ⅰ振動頻譜圖（2007-12-14）（圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）
4　產(chǎn)生影響
齒輪箱運行狀態(tài)往往直接影響到傳動設(shè)備能否正常工作。預(yù)知性維修方式以設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，以設(shè)備的具體狀態(tài)來確定維修時機及維修方案，可節(jié)約維修資金，有效提高設(shè)備運轉(zhuǎn)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(shè)備管理與維修,2008(11):41-44.

（來源：恩普特）