齿轮箱常见的10种故障形式

齿轮箱系统是包含齿轮、传动轴、轴承和箱体结构等的复杂系统。其中，箱体结构在整个系统起支承与密封作用，其出现故障的概率很低，所以，在齿轮箱中，故障主要发生在齿轮、传动轴和轴承中。据统计，齿轮、轴和滚动轴承故障占齿轮箱故障的90%以上。

在齿轮箱的故障诊断中，一般只需给出是否产生故障和故障发生的位置。根据振动信号的特点，一般常见的典型故障形式有：

01 齿形误差

齿形误差是指齿轮齿形偏离理想的齿廓线，其中包括制造误差、安装误差和服役后产生的误差。这里主要指在齿轮投入使用后产生的齿形误差，包括齿面塑性变形、表面不均匀磨损和表面疲劳等。断齿也造成齿形误差，但由于其振动信号的特征与上述这些齿形误差有着明显的差异，所以把它列为单独的故障形式，以便于故障诊断。

02 齿轮均匀磨损

齿轮均匀磨损主要是指齿轮投入使用后在啮合过程中出现的材料摩擦损伤的现象，主要包括磨粒均匀磨损和腐蚀均匀磨损。齿轮轮齿均匀磨损时不会造成严重的齿形误差，其振动信号的特征也大有差别，所以不归结为齿形误差。

03 轴不对中

轴不对中主要是指联轴器两端的轴由于设计、制造、安装或者使用过程中的问题，使轴系虽平行但不对中，造成轴上的齿轮产生分布类型的齿形误差。振动信号与单一齿轮齿形误差不同的是，轴不对中时所有轴上的齿轮均会产生齿形误差而导致信号的调制现象。

04 断齿

断齿是一种齿轮的严重故障，主要有疲劳断齿和过载断齿两种形式，其中大多数为疲劳断齿。断齿时其振动信号冲击能量大，不同于齿形误差和齿轮均匀磨损。

05 箱体共振

箱体共振是由冲击能量激励起齿轮箱箱体的固有频率而产生的共振现象。箱体共振产生很大的冲击振动能量，是一种非常严重的故障，一般是由箱体的外部激励而引起的。

06 轴轻度弯曲

齿轮箱中轴也经常产生故障。当轴产生轻度弯曲时，也会导致该轴上的齿轮产生齿形误差。与单一齿轮齿形误差故障不同的是，轴弯曲时该轴上所有齿轮均会产生较大的齿形误差。

07 轴严重弯曲

轴严重弯曲是齿轮箱的一种较为严重的故障形式。当轴发生严重弯曲时，将产生较大冲击能量，造成严重的后果，其振动信号也不同于轻度弯曲。

08 轴不平衡

轴不平衡是齿轮箱中轴的一种典型故障。所谓不平衡，是指轴由于偏心的存在而引起的不平衡的振动，这种偏心可以是由于制造、安装和投入使用后的变形产生。当产生轴不平衡时，在齿轮传动中也将导致齿形误差，但这种故障与单纯的齿形误差有着明显的区别。

09 轴向窜动

轴向窜动主要发生在使用斜齿轮的情况下，当同一轴上有两个同时参与啮合的斜齿轮，而轴向又没有很好的定位与锁定装置时，有时就会发生轴向窜动现象，这主要是由于其轴向受力不平衡造成的。轴向窜动将严重影响齿轮传动精度和平稳性，还可能造成齿轮轮齿端面的冲击磨损，是一种较为严重的故障。

10 轴承疲劳剥落和点蚀

齿轮箱中滚动轴承的典型故障为内、外环和滚动体的疲劳剥落和点蚀。轴旋转时，内、外环和滚动体在接触过程中会发生机械冲击，产生被称为冲击脉冲变动幅度较大的力。齿轮箱中滚动轴承发生故障时，其能量较齿轮产生的振动能量小得多，因而是诊断的难点之一。