齿轮箱一些常见的故障类型有：齿轮箱油温过高、轴承温度过高、润滑系统问题、齿轮箱出现异响、齿轮齿面常见异常、过滤器堵塞、冷却器散热异常等。

　　本文的内容是关于齿轮箱中滚动轴承故障诊断实例及7项经验总结。

　　采用某振动监测技术分析，结合振动频谱图、时域图、加速度包络图等，对齿轮箱中滚动轴承故障进行分析诊断。（注：浆板四压下辊传动齿轮箱诊断。）

　　齿轮箱型号H3SH10B（FLENDER），齿轮总速比1520.9/38=40.023

　　该齿轮箱子20XX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，结果并没发现齿轮明显损伤。20XX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。

　　根据齿轮箱结构图，分别给每根轴上的轴承所在位置从水平、垂直和轴向设置了测点。从资料上检查出每根轴的轴承型号，以某知名轴承厂作参考厂家计算出每个轴承的故障特征频率。

　　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，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。

　　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7.3r/min，这样频谱中的110.9Hz=9.47（中间轴Ⅰ转频倍数）×11.72Hz（中间轴Ⅰ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=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。

　　经过上面数据分析判断，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。

　　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，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。

　　目前针对风机齿轮箱的故障诊断方法主要有：基于振动信号的方法、油液分析法等，其中振动信号主要采用时频分析来实现。

　　故障预测基本方法以当前设备的正常运行状态作为基准，结合预测齿轮箱的相关测量指标，环境或者历史数据，预测设备关键测点的趋势，主要分为数学、统计方法，人工智能方法，专家知识经验法等。

　　从现有研究报道看来，齿轮箱故障诊断和预测方法最近几年主要的发展方向更多的是结合专家知识经验的人工智能方法。

　　下面是总结的齿轮箱中滚动轴承的诊断方法：

　　一、清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点

　　要知道齿轮箱内基本结构。比如齿轮是何种模式、传动轴有几根、每根轴上有哪些轴承和什么型号的轴承等。因为知道哪些轴和齿轮是高速重载，可以帮助确定测点的布置；知道电动机转速和各传动齿轮的齿数、传动比，可以帮助确定各传动轴的频率。

　　另外，还要清楚轴承故障的特点。一般情况下，齿轮啮合频率是齿轮数及转频的整倍数，而轴承故障特征频率却不是转频的整倍数。清楚齿轮箱内部结构及轴承故障特点，是正确分析齿轮箱中滚动轴承故障的首要前提。

　　二、尽可能在每根传动轴所在的轴承座上测量振动

　　在齿轮箱壳体上不同位置的测点，由于信号传递路径不同，因而对同一激励的响应也有所差异。齿轮箱传动轴所在的轴承座处对轴承的振动响应比较敏感，此处设置监测点可以较好地接收轴承振动信号，而壳体中上部比较靠近齿轮的啮合点，便于监测齿轮的其他故障。

　　三、尽量从水平、垂直和轴向三个方向去测量振动

　　测点的选择要兼顾轴向、水平和垂直方向，不一定所有位置都要进行三个方向的振动测量。如带散热片的齿轮箱，其输入轴的测点就不方便检测。甚至某些轴承设置在轴的中间位置，部分方向的振动也不方便测，此时可有选择地设置测点方向。

　　但重要的部位，一般要进行三个方向的振动测量，特别注意不要忽略轴向振动测量，因为齿轮箱内很多故障都会引起轴向振动能量与频率变化。

　　另外，同一测点多组振动数据还可为分析判断所在传动轴转速提供足够的数据参考，并为进一步诊断出哪端的轴承故障更严重些而获得更多的参考依据。

　　四、兼顾高低频段振动

　　齿轮箱振动信号中包含有固有频率、传动轴的旋转频率、齿轮的啮合频率、轴承故障特征频率、变频族等成分，其频带较宽。对这种宽带频率成分的振动进行监测与诊断时，一般情况下要按频带分级，然后根据不同的频率范围选择相应测量范围和传感器。如低频段一般选用低频加速度传感器，中高频可选用标准加速度传感器。

　　五、最好在齿轮满负荷状态下测量振动

　　满负荷下测量齿轮箱振动，能够较清晰地捕捉到故障信号。有时候，在低负荷时，部分轴承故障信号会被齿轮箱内其他信号所淹没，或者受其他信号调制而不容易发现。当然，在轴承故障比较严重时，在低负荷时，就是通过速度频谱也是能够清晰地捕捉到故障信号。

　　六、分析数据时要兼顾频谱图与时域图

　　当齿轮箱发生故障时，有时在频谱图上各故障特征的振动幅值不会发生较大的变化，无法判断故障的严重程度或中间传动轴转速的准确值，但在时域图中可通过冲击频率来分析故障是否明显或所在传动轴转速是否正确。

　　因此，要准确确定每一传动轴的转速或者某一故障的冲击频率，都需要将振动频谱图和时域图两者结合起来推断。特别对异常谐波的变频族的频率确定，更是离不开时域图的辅助分析。

　　七、注重边频带频率的分析

　　对于转速低、刚性大的设备，当齿轮箱内的轴承出现磨损时，往往轴承各故障特征频率的振动幅值并不是和那，但是伴随着轴承磨损故障的发展，轴承故障特征频率的谐波会大量出现，并且在这些频率周围会出现大量的边频带。这些情况的出现，表明轴承发生了严重的故障，需要及时更换。