齒輪箱一些常見的故障類型有：齒輪箱油溫過高、軸承溫度過高、潤滑系統(tǒng)問題、齒輪箱出現(xiàn)異響、齒輪齒面常見異常、過濾器堵塞、冷卻器散熱異常等。

　　本文的內(nèi)容是關于齒輪箱中滾動軸承故障診斷實例及7項經(jīng)驗總結。

　　采用某振動監(jiān)測技術分析，結合振動頻譜圖、時域圖、加速度包絡圖等，對齒輪箱中滾動軸承故障進行分析診斷。（注：漿板四壓下輥傳動齒輪箱診斷。）

　　齒輪箱型號H3SH10B（FLENDER），齒輪總速比1520.9/38=40.023

　　該齒輪箱子20XX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，結果并沒發(fā)現(xiàn)齒輪明顯損傷。20XX年11月現(xiàn)場噪聲越加尖銳，產(chǎn)生的高振動給產(chǎn)品質量也帶來了一定影響。為進一步診斷產(chǎn)生該噪聲的根源并消除故障，11月11日對該齒輪箱進行了振動數(shù)據(jù)采集并分析。

　　根據(jù)齒輪箱結構圖，分別給每根軸上的軸承所在位置從水平、垂直和軸向設置了測點。從資料上檢查出每根軸的軸承型號，以某知名軸承廠作參考廠家計算出每個軸承的故障特征頻率。

　　根據(jù)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(fā)現(xiàn)頻譜中有非常明顯的110.9Hz的異常頻率及其諧波，并有大量邊頻帶。頻率110.9Hz=4.69（輸入軸轉頻倍數(shù)）×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。

　　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7.3r/min，這樣頻譜中的110.9Hz=9.47（中間軸Ⅰ轉頻倍數(shù)）×11.72Hz（中間軸Ⅰ轉頻）。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=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。

　　經(jīng)過上面數(shù)據(jù)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(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。

　　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，現(xiàn)場周期性異常噪聲也隨之消除，運行狀態(tài)良好，產(chǎn)品質量也明顯好轉。

　　目前針對風機齒輪箱的故障診斷方法主要有：基于振動信號的方法、油液分析法等，其中振動信號主要采用時頻分析來實現(xiàn)。

　　故障預測基本方法以當前設備的正常運行狀態(tài)作為基準，結合預測齒輪箱的相關測量指標，環(huán)境或者歷史數(shù)據(jù)，預測設備關鍵測點的趨勢，主要分為數(shù)學、統(tǒng)計方法，人工智能方法，專家知識經(jīng)驗法等。

　　從現(xiàn)有研究報道看來，齒輪箱故障診斷和預測方法最近幾年主要的發(fā)展方向更多的是結合專家知識經(jīng)驗的人工智能方法。

　　下面是總結的齒輪箱中滾動軸承的診斷方法：

　　一、清楚齒輪箱內(nèi)部結構及軸承故障特點

　　要知道齒輪箱內(nèi)基本結構。比如齒輪是何種模式、傳動軸有幾根、每根軸上有哪些軸承和什么型號的軸承等。因為知道哪些軸和齒輪是高速重載，可以幫助確定測點的布置；知道電動機轉速和各傳動齒輪的齒數(shù)、傳動比，可以幫助確定各傳動軸的頻率。

　　另外，還要清楚軸承故障的特點。一般情況下，齒輪嚙合頻率是齒輪數(shù)及轉頻的整倍數(shù)，而軸承故障特征頻率卻不是轉頻的整倍數(shù)。清楚齒輪箱內(nèi)部結構及軸承故障特點，是正確分析齒輪箱中滾動軸承故障的首要前提。

　　二、盡可能在每根傳動軸所在的軸承座上測量振動

　　在齒輪箱殼體上不同位置的測點，由于信號傳遞路徑不同，因而對同一激勵的響應也有所差異。齒輪箱傳動軸所在的軸承座處對軸承的振動響應比較敏感，此處設置監(jiān)測點可以較好地接收軸承振動信號，而殼體中上部比較靠近齒輪的嚙合點，便于監(jiān)測齒輪的其他故障。

　　三、盡量從水平、垂直和軸向三個方向去測量振動

　　測點的選擇要兼顧軸向、水平和垂直方向，不一定所有位置都要進行三個方向的振動測量。如帶散熱片的齒輪箱，其輸入軸的測點就不方便檢測。甚至某些軸承設置在軸的中間位置，部分方向的振動也不方便測，此時可有選擇地設置測點方向。

　　但重要的部位，一般要進行三個方向的振動測量，特別注意不要忽略軸向振動測量，因為齒輪箱內(nèi)很多故障都會引起軸向振動能量與頻率變化。

　　另外，同一測點多組振動數(shù)據(jù)還可為分析判斷所在傳動軸轉速提供足夠的數(shù)據(jù)參考，并為進一步診斷出哪端的軸承故障更嚴重些而獲得更多的參考依據(jù)。

　　四、兼顧高低頻段振動

　　齒輪箱振動信號中包含有固有頻率、傳動軸的旋轉頻率、齒輪的嚙合頻率、軸承故障特征頻率、變頻族等成分，其頻帶較寬。對這種寬帶頻率成分的振動進行監(jiān)測與診斷時，一般情況下要按頻帶分級，然后根據(jù)不同的頻率范圍選擇相應測量范圍和傳感器。如低頻段一般選用低頻加速度傳感器，中高頻可選用標準加速度傳感器。

　　五、最好在齒輪滿負荷狀態(tài)下測量振動

　　滿負荷下測量齒輪箱振動，能夠較清晰地捕捉到故障信號。有時候，在低負荷時，部分軸承故障信號會被齒輪箱內(nèi)其他信號所淹沒，或者受其他信號調(diào)制而不容易發(fā)現(xiàn)。當然，在軸承故障比較嚴重時，在低負荷時，就是通過速度頻譜也是能夠清晰地捕捉到故障信號。

　　六、分析數(shù)據(jù)時要兼顧頻譜圖與時域圖

　　當齒輪箱發(fā)生故障時，有時在頻譜圖上各故障特征的振動幅值不會發(fā)生較大的變化，無法判斷故障的嚴重程度或中間傳動軸轉速的準確值，但在時域圖中可通過沖擊頻率來分析故障是否明顯或所在傳動軸轉速是否正確。

　　因此，要準確確定每一傳動軸的轉速或者某一故障的沖擊頻率，都需要將振動頻譜圖和時域圖兩者結合起來推斷。特別對異常諧波的變頻族的頻率確定，更是離不開時域圖的輔助分析。

　　七、注重邊頻帶頻率的分析

　　對于轉速低、剛性大的設備，當齒輪箱內(nèi)的軸承出現(xiàn)磨損時，往往軸承各故障特征頻率的振動幅值并不是和那，但是伴隨著軸承磨損故障的發(fā)展，軸承故障特征頻率的諧波會大量出現(xiàn)，并且在這些頻率周圍會出現(xiàn)大量的邊頻帶。這些情況的出現(xiàn)，表明軸承發(fā)生了嚴重的故障，需要及時更換。