如何进行工业齿轮箱的故障诊断？

工业齿轮箱，也常被称为减速箱，是一种广泛应用于工业领域的机械传动装置。工业齿轮箱主要通过一系列齿轮的啮合来改变输入动力的转速和转矩，实现减速增扭的目的。像机械行业中熟知的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等多种类型，都属于工业齿轮箱。

合纵重工SGR的主营产品行星齿轮减速器、环面蜗杆减速器、组合式减速器、圆柱蜗杆减速器，以及小型减速电机，也都属于工业齿轮箱。工业齿轮箱的应用范围非常广泛，包括造纸、制糖、水泥、化工和橡胶行业等工业领域。

那么，在实际的使用中，如何进行工业齿轮箱的故障诊断呢？

（1）工业齿轮箱齿轮失效的主要形式

工业齿轮箱故障中，最常见的故障是齿轮失效，齿轮失效的表现形式包括：齿的断裂、齿面疲劳、齿面磨损、齿面划痕、塑性变形、化学腐蚀、异物嵌入等。

齿的断裂是工业齿轮箱最严重的故障，齿轮副在啮合传递运动时，主动轮的作用力和从动轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上，当接触点某一换间位于轮齿的齿顶部，若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过载荷断裂。

齿面磨损或划痕是工业齿轮箱的另外一种常见故障，可能存在的形式包括：粘着磨损、磨粒磨损与划痕、腐蚀磨损、烧伤、齿面胶合等；

齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。齿面点蚀指的是当工作表面的交变应力引起微观疲劳裂纹，润滑油进入裂纹后，微观疲劳裂纹内的润滑油在高压下使裂纹扩展形成点蚀。如果表面的疲劳裂纹扩展得较深、较远造成大面积或大块金属脱落，就称之为剥落。

软齿面齿轮传递载荷过大(或在大冲击载荷下)时易产生齿面塑性变形。在齿面间过大的摩擦力作用下，齿面接触应力会超过材料的抗剪强度，齿面材料进入塑性状态，造成齿面金属的塑性流动，使主动轮节圆附近齿面形成凹沟，从动轮节圆附近齿面形成凸棱从而破坏了正确的齿形。有时可在某些类型的齿轮的从动齿面上出现“飞边”，严重时挤出的金属充满顶隙，引起剧烈振动，甚至发生断裂。

（2）齿轮的故障分析方法

工业齿轮箱齿轮故障的分析方法主要包括：功率谱分析法、边频带分析法和倒频带分析法。

功率谱分析可确定齿轮振动信号的频率构成和振动能量在各频率成分上的分布，是一种重要的频域分析方法。应用功率谱分析时，频率轴横坐标可采取线性坐标或对数坐标。对数坐标(恒百分比带宽)适合故障概括的检测和预报，对噪声的分析与人耳的响应接近；但对于齿轮系统有较多的边频成分，采用线性坐标(恒带宽)会更有效。

边频带分析法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。然而，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，都阻碍边频带的分析。

倒频带分析法是一种基于频谱分析的高级信号处理技术，用于故障诊断。这种方法是对原始信号的频谱进行二次变换，即对信号的对数功率谱进行傅里叶逆变换，得到时域上的倒频谱图。这种故障分析法适应于同时有数对齿轮啮合的齿轮箱振动频谱图，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场景。

总的来说，齿轮箱故障对设备的影响非常大，轻则造成传动效率下降、精度降低、设备寿命缩短、噪音和振动增大等，重则造成停机和生产中断，甚至产生齿轮箱破裂等安全隐患，因此，及时监测、诊断和维护齿轮箱，预防故障的发生，非常有必要。