第8章齿轮箱故障诊断
齿轮箱故障及预防措施
齿轮箱故障及预防措施
汇报人：
2023-12-23
•齿轮箱故障概述
•齿轮箱故障诊断方法
•齿轮箱故障预防措施目录
•齿轮箱故障修复技术
•齿轮箱故障预防的未来展望
01
齿轮箱故障概述
齿轮箱的常见故障类型
由于长时间运转或润滑不良，齿轮表面材料逐
渐损失。
轴承在承受过大载荷或
润滑不良时发生卡滞或
断裂。
密封件老化或损坏导致
润滑油泄漏或外部杂质
进入。
齿轮或轴承运转不平稳
引起的异常振动和噪声。
齿轮磨损轴承损坏密封失效振动与噪声
润滑不良
操作不当
维护不足
设计与制造缺陷
齿轮箱故障的原因分析
01
02
03
04
油位过低、油质不纯或润滑系
统堵塞。
超载、过速或润滑系统未及时
保养。
未定期检查、清洁、更换密封
件或润滑油。
齿轮或轴承的几何尺寸、精度
和热处理工艺不当。
齿轮箱故障可能导致设备停机，
影响生产线的连续运行。
设备停机
设备停机将导致生产中断，造成生产损失和成本增加。
生产损失
部分故障如轴承断裂可能导致设备严重损坏和人员伤亡。
安全风险
频繁的故障和维修将增加设备
的维护成本。
维护成本增加
齿轮箱故障的后果
02
齿轮箱故障诊断方法。
行星齿轮箱故障诊断方法
行星齿轮箱故障诊断方法1. 引言1.1 引言行星齿轮箱是一种常见的传动装置，在各种机械设备和车辆中被广泛应用。
它能够有效地将动力传递给机械系统，从而实现各种动力传动和转速调节的功能。
由于长时间的使用和磨损，行星齿轮箱可能会出现故障，导致设备性能下降甚至完全失效。
及时准确地诊断行星齿轮箱的故障非常重要。
本文将介绍行星齿轮箱的故障现象、可能的原因、诊断方法、常见解决方案和预防措施，帮助读者更好地了解行星齿轮箱故障的发生和处理方法。
通过掌握这些知识，读者可以及时发现和解决行星齿轮箱的故障，延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性和安全性。
在本文的指导下，读者可以更加有效地管理和维护行星齿轮箱，确保设备的正常运行和高效工作。
愿本文能够为读者提供有价值的信息和帮助，使他们能够更好地了解和处理行星齿轮箱故障问题。
2. 正文2.1 故障现象故障现象是指在行星齿轮箱工作过程中可能出现的各种问题和异常情况。
通过观察和记录这些故障现象，可以帮助工程师们更快速、准确地诊断问题，并采取相应的处理措施。
常见的行星齿轮箱故障现象包括：轴承异响、运转噪音过大、温升异常、油品泄漏、齿轮磨损严重、工作效率下降等。
轴承异响可能是轴承损坏或润滑不良导致的；运转噪音过大可能是齿轮配合间隙过大或叶轮受损；温升异常可能是润滑油渗漏或油温过高所致；油品泄漏可能是密封件老化或松动；齿轮磨损严重可能是使用寿命到期或润滑不当引起的；工作效率下降可能是因为零部件磨损过大或系统故障。
通过仔细观察和分析这些故障现象，可以有针对性地进行故障诊断和解决方案的制定。
定期检查和维护行星齿轮箱，及时处理故障现象，可以提高设备的可靠性和工作效率，延长设备的使用寿命。
2.2 故障可能原因行星齿轮箱故障可能原因很多，主要包括以下几个方面：1. 润滑不足：行星齿轮箱在工作过程中需要足够的润滑油来减少摩擦和磨损，如果润滑油不足或质量不合格，就会导致齿轮箱零件间的摩擦增大，从而引起故障。
行星齿轮箱故障诊断方法
行星齿轮箱故障诊断方法行星齿轮箱是工业生产中使用最为广泛的一种运动传动装置，其结构紧凑、传动比大、承载能力强、传动平稳等优点，使得其应用范围非常广泛。
由于长期使用和不当操作，行星齿轮箱也会出现各种故障，给生产带来不便，甚至造成损失。
准确快速地诊断行星齿轮箱的故障，对于保证设备的正常运行和延长设备的使用寿命至关重要。
一、行星齿轮箱的主要故障及其表现1. 壳体细微损耗：一般情况下，壳体细微损耗并不会直接导致行星齿轮箱的故障，但在日常使用中也需要关注。
当壳体发生细微损耗时，通常会出现噪音增加、温升提高等情况，严重损耗还可能导致润滑油泄漏。
2. 泄漏：行星齿轮箱内部的密封不良或者齿轮箱本身的设计缺陷可能会导致润滑油的泄漏，造成齿轮箱工作时的润滑不足，导致温升增加、噪音加大等情况。
3. 齿轮损伤：齿轮箱内部的齿轮损伤是行星齿轮箱常见的故障之一，主要表现为噪音增大、传动不稳定、振动加剧等情况。
4. 轴承磨损：行星齿轮箱的轴承磨损也是一个常见的故障现象，一般来说，轴承磨损会导致齿轮箱传动不平稳、噪音增大、温升提高等问题。
1. 观察和测试在使用行星齿轮箱的过程中，工作人员应该经常对其进行观察和测试。
通过观察齿轮箱的运行状况，比如噪音大小、温升情况等来初步判断是否存在故障。
还可以通过一些专业的测试设备来进行更加精确的测试，比如振动测试、噪音测试等。
2. 分解检查当发现行星齿轮箱存在故障时，可以进行行星齿轮箱的分解检查。
通过拆开齿轮箱，可以清晰地看到齿轮、轴承等部件是否存在损伤或磨损，进而确定故障的具体位置和原因。
3. 润滑油检查行星齿轮箱的润滑油对于其正常运行至关重要。
工作人员可以通过检查润滑油的质量和状态来初步判断是否存在润滑不足导致的故障。
如果发现润滑油的质量较差或者存在杂质，就需要及时更换润滑油。
4. 其他检查除了上述的方法外，还可以通过观察齿轮箱的工作温度、测量齿轮箱的振动情况等来判断齿轮箱是否存在故障。
行星齿轮箱故障诊断方法
行星齿轮箱故障诊断方法行星齿轮箱是目前机械传动领域中最为常用的装置之一。
由于行星齿轮箱有着高效、可靠和性价比高等优点，广泛应用于机械传动系统中。
但由于长期使用或者操作不当，行星齿轮箱也有可能出现故障。
本文将介绍一些行星齿轮箱故障的诊断方法，以帮助工程技术人员快速准确地判断故障原因。
一、齿轮箱噪声问题齿轮箱噪声问题是行星齿轮箱的常见故障之一。
如果行星齿轮箱发生噪声，首先需要排除其它因素，如传动轴承、齿轮轴承等问题。
一般来说，行星齿轮箱噪声的原因可以分为以下几个方面：1. 齿轮箱间隙过大如果行星齿轮箱的齿轮间隙过大，就会产生很大的噪音。
这种故障可以通过定期检查行星齿轮箱间隙并及时调整来避免。
2. 齿轮磨损或损坏如果行星齿轮箱中的齿轮存在磨损或其他损坏情况，也会导致噪音。
需要定期检查齿轮齿面情况并及时更换。
3. 油液不足或污染如果行星齿轮箱内的油液不足或者污染，也会造成噪音问题。
此时需要更换或加注相应规格的润滑油。
行星齿轮箱过热问题也是常见的故障之一。
如果行星齿轮箱的温度过高，可能会导致齿轮变形或者损坏。
常见的齿轮箱过热原因包括：与齿轮噪声问题相似，油液不足或污染也会导致齿轮箱温度过高。
定期更换润滑油、清洗油路等处理方法可以有效解决此类问题。
2. 齿轮箱气路不畅如果行星齿轮箱内气路不通畅，会导致内部压力升高，从而引起齿轮箱过热。
检查气路是否通畅，并及时清理可以解决此类问题。
1. 螺钉紧固力度不足如果行星齿轮箱的螺钉紧固力度不足，会导致行星齿轮箱的齿轮松动，进而导致间隙过大的情况产生。
这种情况下，需要及时检查并调整螺钉的紧固力度。
行星齿轮箱的齿轮轴承损坏或者磨损也会导致间隙过大的情况产生。
此时需要对损坏的轴承进行更换。
以上三种在实际行星齿轮箱中出现的情况，只是从单一的问题进行分析，事实上多种因素会同时影响行星齿轮箱的运行，例如振动、冲击、电极涌流、防尘罩与防护罩是否密合等等，工程技术人员需要结合实际情况进行全面诊断。
齿轮故障诊断
斜齿圆柱齿轮
人
字
齿
圆
柱
齿
轮
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齿轮故障诊断
齿轮齿条传动
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(2)相交轴齿轮传动
直齿圆锥齿轮传动
(3)交错轴的齿轮机构
两轴相交错的斜齿 圆柱齿轮机构
蜗轮蜗杆传动
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齿轮故障诊断
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2. 齿轮系
由一系列齿轮组成的传 动称为齿轮系。
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齿轮故障诊断
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齿轮系分类
齿轮故障诊断
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3. 边频带
调制现象 原理：
y(t) gm (t) gc (t) Y ( f ) Gm ( f )*Gc ( f )
•幅值调制 •频率调制
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齿轮故障诊断
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幅值调制 பைடு நூலகம்1) 局部缺陷
例如：一个轮齿上的局部缺陷就相当于齿轮每转一周 产生一个脉冲激励，齿轮的啮合频率被一个短的周期 脉冲所调制，在频谱中表现为在啮合频率两侧有大量 的边频带，其幅值较低，且分布均匀而平坦。
在很多情况下，齿轮或齿轮箱在承载运 行中，由于其它激振力而引起了齿轮、轴或 轴承内、外圈滚动体等零件的谐振。在频谱 图上出现某些高峰值，也不对应某些特征频 率，则这些频率可能是某零件的谐振频率， 因此需在做谱分析前，通过计算获得其谐振 频率数值，结合频谱才能做出准确判断。
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(3) 胶合
2）措施
• 采用角变位齿轮，降低齿高； 以↓滑动系数；
• 采用小模数，以↓相对滑动速 度；
• 采用抗胶合好的润滑油、齿轮 副材料(相同的材料胶合的可 能性大)、专门的添加剂；
风电齿轮箱中齿轮的故障诊断
风电齿轮箱中齿轮的故障诊断风电齿轮箱的故障中有很大一部分故障来自于齿轮，齿轮运行环境较为简单，长时间超载，润滑不良，轴承或齿轮的错误安装，以及齿轮本身啮合不良等缘由都会导致齿轮故障，寿命减短。
振动检测是目前检测风电齿轮箱故障最全面最有效的检测方式，只要运用合适的振动检测仪器采集数据加以分析就能推断出齿轮的运行状况，对故障部件准时进行修理更换以确保设备的正常运行，甚至在故障早期就加以预防，延长部件寿命。
下面介绍一下齿轮的主要故障形式及振动表现：齿轮磨损：齿轮磨损时其啮合频率的边频带幅值会明显增大，严峻时会消失齿轮的固有频率，并有转频调制。
齿轮负荷大：一般状况下负载高时，会消失很高的啮合频率及其谐频。
齿轮游隙或偏心：齿轮啮合频率及其谐波被转频调制，消失固有频率振动。
齿轮不对中：齿轮不对中时一般会产生齿轮啮频率的高次谐波，且一倍频幅值较低而二倍三倍较高。
齿轮断齿或裂纹：齿轮消失断齿等严峻损坏时会在该齿轮转速频率和固有频率处产生较高振动，且时域上会有明显的冲击。
图为齿轮不平衡或游隙典型频谱振动数据采集之后，依据齿轮齿数和转速等数据可以计算出齿轮的啮合频率，加上时域或频谱中的特征可以对齿轮箱的故障进行诊断。
然而，实际应用中，由于齿轮箱中有多组齿轮和轴承，转速也并非一成不变，频谱分析往往有各种频率消失，有些频率非常接近，辨认比较困难。
这时我们需要依据测点位置结合振幅大小分析，针对每个齿轮箱，在其工作状态良好的状况下，采集得到基准的频谱，在状态监测和故障诊断中通过与基准频谱进行对比，来发觉问题。
对于轴承部位测量,假如各部位振动都很大,一般可能是齿轮问题,假如个别轴承部位振动大可能是轴承问题。
图为该齿轮拆开之后的照片，多个断齿，与诊断结果全都。
齿轮故障诊断的几种具体方法,经验总结
齿轮故障诊断的几种具体方法，经验总结齿轮在运行中如果发生故障就会影响到真个设备的运行状态,要如何来发现和诊断齿轮故障呢?有四种方法——时域平均法、边频带分析、倒频谱分析、Hilbert解调法，下面我们就来了解一下。
这是齿轮时域故障诊断的一种有效的分析方法。
该方法能从混有干扰噪声的信号中提取出周期性的信号。
因为随机信号的不相关性，经多次叠加平均后便趋于零，而其中确定的周期分量仍被保留下来。
时域平均法要拾取两个信号：一个是齿轮箱的加速度信号，另一个是转轴回转一个周期的时标信号。
时标信号就经过扩展或压缩运算，使原来的周期T转换为T’，相当于被检齿轮转过一整转的周期。
这时加速度测过来的信号以周期T’截断叠加，然后进行平均。
这种平均过程实质上是在所摄取的原始信号中消除其他噪声的干扰，提取有效信号的过程。
最后，再经过光滑滤波，得到被检齿轮的有效信号。
边频带成分包含有丰富的齿轮故障信息，要提取边频带信息，在频谱分析时必须有足够高的频率分辨率。
当边频带谱线的间隔小于频率分辨率时，或谱线间隔不均匀，都会阻碍边频带分析，必要时应对感兴趣的频段进行频率细化分析（ZOOM分析），以准确测定边频带间隔。
由于边频带具有不稳定性，在实际工作环境中，尤其是几种故障并存时，边频带错综复杂，其变化规律难以用具体情况描述，但边频带的总体水平是随着故障的出现而上升的。
对于有数对齿轮啮合的齿轮箱振动的频谱图中，由于每对齿轮啮合时都将产生边频带，几个边频带交叉分布在一起，仅进行频率细化分析识别边频特征是不够的，如偏心齿轮，除了影响载荷的稳定性而导致调频振动以外，实际上还会造成不同程度的转矩的波动，同时产生调频现象，结果出现不对称的边频带，这时要对它进行分析研究，最好的方法是使用倒频谱分析。
倒频谱分析将功率谱中的谐波族变换为到频谱图中的单根谱线，其位置代表功率谱中相应谐波族（边频带）的频率间隔，可以检测出功率谱图中难以辨别的周期性，从而便于分析故障。
齿轮的故障诊断
齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。
据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的10.3%。
齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。
在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达60%以上。
齿轮本身的常见故障形式有以下几种。
1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。
断齿有三种情况：①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。
裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。
②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。
③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。
偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。
局部断齿总是发生在轮齿的端部。
2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。
在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。
裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。
如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。
点蚀有两种情况：①初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。
原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。
②扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。
齿轮箱故障分析与诊断策略
齿轮箱故障分析与诊断策略摘要：齿轮箱是许多机械的变速传动部件。
在聚丙烯装置最大的挤压造粒机组中，也是由它来提供扭矩和改变速度的。
，它的运行是否正常对整个机组的工作有较大影响。
然而设计不当、维护和操作不善都会引起齿轮箱出现一些故障。
这对其进一步的开发和使用带来明显的负面效应。
本文首先阐述齿轮箱的用途，接着对其故障表现和诊断对策分别进行系统描述。
关键词：齿轮箱故障用途诊断策略齿轮箱是一种工业用的组件，它能经由传动齿轮系完成功率的传递任务，同时，齿轮箱作为一种传送齿轮的机械配件，在化工方面的用途也很广。
本文由齿轮箱的应用，对齿轮箱的常见故障表现和诊断措施展开详尽的论述。
一、齿轮箱的用途齿轮箱的主要用途如下：首先，它可以通过齿轮组来改变传递的速度，在工业上常常把它叫做“变速齿轮箱”。
其次，齿轮箱能变换转动力矩，也就是说，在功率一样的前提下，转速越大的齿轮，齿轮轴所受到的力矩反而越小，反过来则越大；再次，齿轮箱用于动力的分配，在工业上，工作人员可用一台发动机，经由齿轮箱的主轴牵动若干个从轴，进而只要一台发动机就会牵引好几个负载；第四，齿轮箱有离合功能，刹车离合器就是利用的齿轮箱离合功能，人们能自由地将两个相互啮合的齿轮分隔开来，进而把负载和发动机分裂开；第五，变换传动方向，不妨采用两个扇形形态的齿轮把其中的力以垂直的方向有序地传导至另一侧的转动轴。
二、齿轮箱的典型失效故障的表现经由对齿轮箱实际应用的分析，不难测定其故障。
整个齿轮箱系统包含了轴承、齿轮、传动轴和箱体结构等部件，作为一类常用的机械动力系统，它在持续运动地同时，非常容易出现机械配件的故障，特别是轴承、齿轮和传动轴这三个零件，其他发生故障的几率明显比它们低。
齿轮执行任务时，因种种复杂的因素影响而缺乏工作的能力，功能参数的数值超越了允许的最大临界数值，这发生了典型的齿轮箱故障。
其表现形式也五花八门，通观全局，其主要分为两大类：第一是齿轮在日积月累的转动中逐渐产生的，因齿轮箱的外表面在承担相对大负载的过程中，互相啮合的齿轮的间隙中又会出现相对滚动力与滑动力，滑动时候的摩擦力与极点两端的方向刚好相反，久而久之，长期的机械运行会使齿轮胶合、出现裂隙、加大磨损的程度，齿轮断裂也就成为必然了。
行星齿轮箱故障诊断方法
行星齿轮箱故障诊断方法行星齿轮箱是一种常见的传动装置，它由行星齿轮组成，可以进行力的传递和转速的变换。
在机械设备中，行星齿轮箱广泛应用于各种领域，如汽车、工业设备、航天器等。
由于长期使用或者操作不当，行星齿轮箱可能会出现各种故障，影响其正常运转。
及时准确地诊断行星齿轮箱的故障，对于设备的维护和修理至关重要。
行星齿轮箱的故障表现多种多样，包括噪音、振动、温升、油液泄漏等。
下面将介绍一些常见的行星齿轮箱故障诊断方法，希望能够帮助大家在实际操作中更好地解决问题。
一般来说，行星齿轮箱故障的诊断需要进行全面的检查，包括外观检查、功能检查和测量检查三个方面。
外观检查主要是通过观察行星齿轮箱的外观情况，包括表面是否有损伤、润滑情况、密封性等。
功能检查主要是通过操作设备来检查行星齿轮箱的运行状态，包括启动、停止、加速、减速等。
测量检查主要是通过测量仪器来获取行星齿轮箱各项参数，比如温度、振动、噪音等。
通过这些检查手段，可以更加全面地了解行星齿轮箱的情况，为后续的故障诊断提供有力的支持。
根据行星齿轮箱的故障表现和检查结果，可以针对性地采取一些具体的诊断方法。
如果行星齿轮箱出现了噪音问题，可以通过听音诊断的方法来确定噪音的来源。
具体操作方法是在机器运行时，用听诊器或者普通的螺丝刀等工具放在行星齿轮箱的各个部位，通过听到的声音来判断噪音的来源，比如齿轮、轴承、润滑等。
通过这种方法，可以快速找出噪音的原因，从而采取相应的修理措施。
除了听音诊断外，还可以采用振动诊断的方法来判断行星齿轮箱的故障。
振动诊断是一种非常常用的故障诊断方法，它通过测量和分析机器的振动信号来判断机器的运行状态，包括振动的频率、振幅、相位等参数。
通过振动诊断，可以快速准确地了解行星齿轮箱的振动情况，从而判断出故障的可能原因，比如不平衡、磨损、过载等。
通过这些信息，可以找出振动的原因，并采取相应的措施进行修复。
温升也是行星齿轮箱故障的常见表现之一，通常来说，由于行星齿轮的摩擦和磨损，会导致温升的增加。