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(rùn)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(guān)于齒輪箱中滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)例及7項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

　　采用某振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析，結(jié)合振動(dòng)頻譜圖、時(shí)域圖、加速度包絡(luò)圖等，對(duì)齒輪箱中滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行分析診斷。（注：漿板四壓下輥傳動(dòng)齒輪箱診斷。）

　　齒輪箱型號(hào)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(chǎng)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(jì)劃停機(jī)檢查齒輪箱，結(jié)果并沒發(fā)現(xiàn)齒輪明顯損傷。20XX年11月現(xiàn)場(chǎng)噪聲越加尖銳，產(chǎn)生的高振動(dòng)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(duì)該齒輪箱進(jìn)行了振動(dòng)數(shù)據(jù)采集并分析。

　　根據(jù)齒輪箱結(jié)構(gòu)圖，分別給每根軸上的軸承所在位置從水平、垂直和軸向設(shè)置了測(cè)點(diǎn)。從資料上檢查出每根軸的軸承型號(hào)，以某知名軸承廠作參考廠家計(jì)算出每個(gè)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(zhuǎn)速在1419r/min，即輸入軸轉(zhuǎn)頻f1=23.65Hz。分析輸入軸的振動(dòng)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(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(jì)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(shí)際轉(zhuǎn)速，這就需要從頻譜中捕捉軸轉(zhuǎn)速信息。

　　分析中間軸Ⅰ振動(dòng)速度頻譜，頻譜中有明顯的11.72Hz的頻率，特別在時(shí)域圖中捕捉到了11.72Hz的高強(qiáng)度脈沖。因?yàn)橹虚g軸Ⅰ的轉(zhuǎn)頻是11.72Hz，即7.3r/min，這樣頻譜中的110.9Hz=9.47（中間軸Ⅰ轉(zhuǎn)頻倍數(shù)）×11.72Hz（中間軸Ⅰ轉(zhuǎn)頻）。對(duì)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(shí)=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(jié)合以往停機(jī)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。

　　2007年12月13日計(jì)劃停機(jī)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(dòng)體研磨，外圈麻點(diǎn)疲勞磨損。

　　更換軸承開機(jī)后的第二天檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻譜中原軸承故障特征頻率消失，振動(dòng)速度值降低，現(xiàn)場(chǎng)周期性異常噪聲也隨之消除，運(yùn)行狀態(tài)良好，產(chǎn)品質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn)。

　　目前針對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱的故障診斷方法主要有：基于振動(dòng)信號(hào)的方法、油液分析法等，其中振動(dòng)信號(hào)主要采用時(shí)頻分析來實(shí)現(xiàn)。

　　故障預(yù)測(cè)基本方法以當(dāng)前設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)作為基準(zhǔn)，結(jié)合預(yù)測(cè)齒輪箱的相關(guān)測(cè)量指標(biāo)，環(huán)境或者歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)設(shè)備關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的趨勢(shì)，主要分為數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)方法，人工智能方法，專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)法等。

　　從現(xiàn)有研究報(bào)道看來，齒輪箱故障診斷和預(yù)測(cè)方法最近幾年主要的發(fā)展方向更多的是結(jié)合專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的人工智能方法。

　　下面是總結(jié)的齒輪箱中滾動(dòng)軸承的診斷方法：

　　一、清楚齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)及軸承故障特點(diǎn)

　　要知道齒輪箱內(nèi)基本結(jié)構(gòu)。比如齒輪是何種模式、傳動(dòng)軸有幾根、每根軸上有哪些軸承和什么型號(hào)的軸承等。因?yàn)橹滥男┹S和齒輪是高速重載，可以幫助確定測(cè)點(diǎn)的布置；知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)、傳動(dòng)比，可以幫助確定各傳動(dòng)軸的頻率。

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

　　二、盡可能在每根傳動(dòng)軸所在的軸承座上測(cè)量振動(dòng)

　　在齒輪箱殼體上不同位置的測(cè)點(diǎn)，由于信號(hào)傳遞路徑不同，因而對(duì)同一激勵(lì)的響應(yīng)也有所差異。齒輪箱傳動(dòng)軸所在的軸承座處對(duì)軸承的振動(dòng)響應(yīng)比較敏感，此處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以較好地接收軸承振動(dòng)信號(hào)，而殼體中上部比較靠近齒輪的嚙合點(diǎn)，便于監(jiān)測(cè)齒輪的其他故障。

　　三、盡量從水平、垂直和軸向三個(gè)方向去測(cè)量振動(dòng)

　　測(cè)點(diǎn)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(jìn)行三個(gè)方向的振動(dòng)測(cè)量。如帶散熱片的齒輪箱，其輸入軸的測(cè)點(diǎn)就不方便檢測(cè)。甚至某些軸承設(shè)置在軸的中間位置，部分方向的振動(dòng)也不方便測(cè)，此時(shí)可有選擇地設(shè)置測(cè)點(diǎn)方向。

　　但重要的部位，一般要進(jìn)行三個(gè)方向的振動(dòng)測(cè)量，特別注意不要忽略軸向振動(dòng)測(cè)量，因?yàn)辇X輪箱內(nèi)很多故障都會(huì)引起軸向振動(dòng)能量與頻率變化。

　　另外，同一測(cè)點(diǎn)多組振動(dòng)數(shù)據(jù)還可為分析判斷所在傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速提供足夠的數(shù)據(jù)參考，并為進(jìn)一步診斷出哪端的軸承故障更嚴(yán)重些而獲得更多的參考依據(jù)。

　　四、兼顧高低頻段振動(dòng)

　　齒輪箱振動(dòng)信號(hào)中包含有固有頻率、傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)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(duì)這種寬帶頻率成分的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷時(shí)，一般情況下要按頻帶分級(jí)，然后根據(jù)不同的頻率范圍選擇相應(yīng)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器。

　　五、最好在齒輪滿負(fù)荷狀態(tài)下測(cè)量振動(dòng)

　　滿負(fù)荷下測(cè)量齒輪箱振動(dòng)，能夠較清晰地捕捉到故障信號(hào)。有時(shí)候，在低負(fù)荷時(shí)，部分軸承故障信號(hào)會(huì)被齒輪箱內(nèi)其他信號(hào)所淹沒，或者受其他信號(hào)調(diào)制而不容易發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然，在軸承故障比較嚴(yán)重時(shí)，在低負(fù)荷時(shí)，就是通過速度頻譜也是能夠清晰地捕捉到故障信號(hào)。

　　六、分析數(shù)據(jù)時(shí)要兼顧頻譜圖與時(shí)域圖

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

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

　　七、注重邊頻帶頻率的分析

　　對(duì)于轉(zhuǎn)速低、剛性大的設(shè)備，當(dāng)齒輪箱內(nèi)的軸承出現(xiàn)磨損時(shí)，往往軸承各故障特征頻率的振動(dòng)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(huì)大量出現(xiàn)，并且在這些頻率周圍會(huì)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(yán)重的故障，需要及時(shí)更換。