齿轮
损伤形式包括断齿、点蚀剥落、胶合和磨损。齿宽方向的接触位置反映轴线是否平行，它对轴承游隙、轴变形和箱体孔位都很敏感，是判断系统问题的直接证据。
把齿轮箱当作一个系统来分析
齿轮箱内的零件靠箱体孔位、轴承和轴的刚度维持相对位置，靠同一套润滑油润滑和冷却，承受同一条传动链上的载荷。任何一个环节变化，都会通过啮合位置、载荷分布和油液清洁度传给其他零件。因此单独分析某个齿轮或某个轴承，容易得出“材料不合格”或“质量差”的片面结论，而真正的原因可能是箱体孔位偏差、润滑油进水或负载冲击。
轴承
齿轮箱中高速轴轴承转速高、行星轮轴承空间受限，往往是最先出问题的部位。轴承游隙或预紧不当、轻载打滑、油膜不足和污染磨损都会发生，轴承磨损后又会放大齿轮偏载。部分高速重载齿轮箱的轴承会出现白蚀裂纹引起的早期剥落，成因与多种因素有关。
轴
在轴肩、键槽和齿轮配合处发生弯曲或扭转疲劳。轴的刚度不足时，负载下的挠曲使齿轮接触向一端偏移，这一点在长悬臂的输入轴和输出轴上尤其明显。
箱体
孔位间距、平行度和同轴度误差直接决定啮合质量；负载和温度下的变形会进一步改变孔位；箱体筋板和地脚处可能疲劳开裂，剖分面变形则造成渗漏。
润滑系统
油位、油品、喷油嘴、油泵、过滤器、冷却器和呼吸器共同决定润滑是否充分、油温是否受控、油液是否清洁，任何一项失效都会同时影响所有齿轮和轴承。
原发损伤与继发损伤的判断
判断先后顺序的依据主要有四类：损伤的严重程度梯度，越靠近起点通常越严重；碎片和磨屑的形态，例如带疲劳特征的剥落片与被碾压的二次碎屑；损伤之间的空间关系，例如轴承滚道上的压痕是否与齿轮碎片大小相当；以及振动和油液趋势中哪一项最先变化。拆检时应在清洗前完成拍照和测量，保留箱底沉积物、磁性油塞和滤芯，这些都是排序的证据。
| 拆检看到的组合 | 更可能的先后关系 | 建议核查 |
|---|---|---|
| 某根轴的轴承严重磨损，该轴上齿轮一端剥落 | 轴承先损坏，轴偏移导致齿轮偏载 | 测量轴承游隙和轴承座磨损，查振动趋势中轴承特征频率是否先上升 |
| 齿轮断齿，各轴承滚道布满大小相近的压痕 | 齿轮先断，碎片卷入压伤轴承 | 比较压痕尺寸与碎片尺寸，对断齿断口做起源分析 |
| 多根轴的齿轮同时在同一侧偏载 | 箱体孔位误差、箱体或基础变形 | 测量箱体孔位与平行度，检查地脚与基础 |
| 所有齿面与轴承均有细划痕和光亮磨损 | 油液污染或润滑不良是共同原因 | 油液颗粒与元素分析，检查呼吸器、密封和过滤 |
| 齿面与轴承均有锈蚀斑点，油色发白浑浊 | 进水或冷凝 | 水分检测，检查冷却器、呼吸器和停机环境 |
| 输入轴轴承与联轴器同时损坏 | 输入端不对中或附加载荷 | 复测对中，检查联轴器与轴向窜量 |
| 输出轴轴承偏载损坏，箱体扭力臂处有磨损或裂纹 | 扭力臂约束方式不当，对输出轴产生附加弯矩 | 检查扭力臂结构与连接间隙 |
| 齿面与轴承同时有回火色，润滑油焦黑 | 油温失控或断油 | 检查油泵、喷油嘴、冷却器和油位，查温度记录 |
继发损伤往往比原发损伤更严重、更醒目。只修复最严重的零件而不追查起点，是齿轮箱反复损坏的主要原因之一。
润滑与温升
齿轮和轴承对润滑的要求不同：齿轮需要足够的油膜厚度和极压性能，滚动轴承需要清洁和适当黏度的油。选用的油品黏度要同时照顾两者，并考虑运行油温下的实际黏度。飞溅润滑依靠齿轮把油甩到箱壁和集油槽，再流向上方的轴承；转速过低或油位偏低时，上方轴承可能供油不足；油位过高则搅油损失大、油温升高并产生泡沫。强制润滑系统中，喷油嘴堵塞、油泵磨损、过滤器旁通或冷却器结垢，会让某一级啮合或某个轴承局部缺油。
温升是齿轮箱状态的综合反映。负载超出设计、油位过高、黏度不合适、轴承预紧过大、冷却器效率下降、环境温度高或通风受阻都会使油温升高。油温高使黏度下降、油膜变薄，同时加速油液氧化，反过来加剧磨损与发热。另一方面，箱体在温度场不均匀时发生热变形，会改变孔位和齿轮接触，冷态装配时合格的接触斑点在热态下可能偏移。
污染和水分是另一条主线。呼吸器失效或缺少干燥措施时，昼夜温差使箱内吸入潮气并冷凝；冷却器管子渗漏使水进入油中；密封磨损让粉尘进入。水分降低轴承疲劳寿命并使零件锈蚀，粉尘造成磨粒磨损，磨损产生的金属颗粒在没有有效过滤时继续循环。
- 查看油位标记与实际油位，核对油品黏度和类型是否与要求一致。
- 检查喷油嘴、油泵出口压力、过滤器压差与旁通状态、冷却器进出口温差。
- 检查呼吸器是否堵塞或失效，箱体内壁和顶部是否有冷凝锈迹。
- 对比各轴承座温度，局部温度偏高常指向该处供油不足或预紧不当。
载荷、冲击与扭振
齿轮箱的设计载荷通常以额定扭矩乘以使用系数来考虑，实际运行中的启动冲击、卡阻、紧急制动、电机短路扭矩和负载突变可能远超额定值。破碎机、轧机、起重和输送设备等冲击性负载，如果选型时使用系数偏小，齿轮和轴会在不长的时间内出现疲劳损伤或过载断裂。
扭矩方向反复变化或轻载时扭矩波动，会让啮合齿面在齿侧间隙内来回撞击，形成齿面敲击损伤和噪声。传动链中的电机、联轴器、齿轮箱和负载构成一个扭转振动系统，当变频调速、往复负载或啮合激励的频率与轴系扭转固有频率接近时，扭矩幅值会被放大，表现为齿面双侧损伤、键松动、联轴器弹性元件过热和轴的扭转疲劳。扭振需要通过扭矩或扭角测量与计算来确认，普通轴承座振动测量往往只能看到间接迹象。
箱体、安装与基础刚度
箱体孔位的位置度、平行度和同轴度是啮合质量的基础，修理时镗孔、补焊或更换轴承座，都可能改变原有孔位。箱体安装在不平整的底座上强行紧固，会像电机软脚一样让箱体扭曲，孔位随之偏移；底座刚度不足时，箱体在负载和振动下随底座变形，接触斑点随负载变化，甚至出现地脚和筋板开裂。
轴装式齿轮箱靠扭力臂承受反作用扭矩。扭力臂若被刚性约束而不能随输出轴的微小摆动，会对输出轴和轴承施加附加弯矩；连接处间隙过大则在扭矩波动下反复撞击。基础和底架的固有频率与输入转频、啮合频率或其谐波接近时，会发生结构共振，振动和噪声在特定转速下明显放大，长期运行使螺栓松动、焊缝开裂，并加剧内部零件的损伤。
振动频谱与油液分析的综合判断
多级齿轮箱中每一级啮合都有自己的啮合频率，先按各级齿数和转速算出每一级的啮合频率与各轴转频，再在频谱中逐一对应，才能判断是哪一级、哪根轴出了问题；轴承缺陷则通过包络谱中的轴承特征频率识别。行星齿轮箱的信号受行星轮位置不断变化的调制，边频间隔与行星架转频和行星轮个数有关，分析难度更大，常需要时域同步平均等方法辅助。
油液分析从另一个角度看同一件事：磨损金属的种类和数量说明哪些材料在磨损，磨粒的形态说明以什么方式磨损。两者结合，往往能在拆机之前给出比较可靠的判断，也能区分内部磨损和外部的结构、对中问题。
| 振动表现 | 油液表现 | 综合判断方向 |
|---|---|---|
| 某级啮合频率边频增多，间隔对应某根轴转频 | 铁含量上升，出现片状疲劳磨粒 | 该轴上齿轮点蚀剥落或齿根裂纹正在发展 |
| 包络谱出现某轴承的特征频率及谐波 | 大尺寸疲劳磨粒增多 | 该轴承滚道剥落 |
| 振动整体上升，一倍和二倍转频为主 | 油液各项基本正常 | 外部问题：对中、基础松动、联轴器或结构共振 |
| 振动正常 | 铁含量和颗粒数缓慢上升，切削状磨屑和硅增多 | 粉尘侵入引起的磨粒磨损，检查密封和呼吸器 |
| 振动变化不大 | 铜含量上升，可能伴随水分升高 | 铜合金保持架或轴套磨损，或冷却器管子渗漏 |
| 高频噪声与温度同时上升 | 黏度变化、氧化加剧，出现带回火色的磨粒 | 润滑不良或油温失控，检查供油与冷却 |
| 特定转速下振动陡增 | 油液无明显变化 | 啮合激励引起箱体或基础共振，做锤击模态与启停测试 |
振动和油液都是趋势数据，单次测量只能作为参考；拆机前的振动记录和故障后取的油样，应与历史数据一起解读。
现场与实验室检查要点
- 收集趋势数据整理损坏前的振动、油温、轴承温度和油液检测记录，确认哪一项最先变化，以及是否有过载、卡阻、停电或改造事件。
- 运行状态测量设备仍能运行时，测量各轴承座三个方向的振动、包络谱和时域波形，记录各轴承座温度；取油样并检查磁性油塞和滤芯。
- 不拆箱检查通过观察孔或内窥镜查看齿面接触位置和损伤，检查油位、呼吸器、冷却器、扭力臂、地脚螺栓和对中。
- 拆箱前测量测量齿侧间隙、各轴轴向窜量和轴承游隙，记录各零件的相对位置，拍摄未清洗状态，收集箱底沉积物。
- 零件与箱体测量测量齿轮接触痕迹分布、轴承滚道负荷区位置、轴的跳动；箱体孔位的位置、平行度和同轴度用三坐标或专用方法测量。
- 失效件实验室分析齿轮和轴承做断口、表面形貌、硬化层与材料检验，轴做断口与材料检验；对箱底碎屑和滤芯残留物做形貌与成分分析，判断来源和先后。
- 整合结论把零件检验、油液、振动与运行资料放在同一时间线上，确定原发损伤、继发损伤和根本原因。
送样、资料与改进方向
- 送样：条件允许时整箱送检或现场共同拆检；否则送失效齿轮及其配对齿轮、各轴承（标明轴号、位置与方向）、断裂或磨损的轴，以及箱底碎屑、磁性油塞吸附物、滤芯和油样。
- 资料：齿轮箱结构图、各级齿数与传动比、轴承型号与配置、额定功率与使用系数、负载类型与运行方式、启停与过载记录、油品型号、换油与油液检测历史、振动与温度趋势、维修与改造记录、安装与基础资料。
- 对中与安装：输入和输出端按热态位移做对中，消除箱体软脚，提高底座刚度，扭力臂采用允许微小摆动的连接方式。
- 润滑：按齿轮和轴承共同需要选择油品，保持正确油位，定期检查喷油嘴、油泵、过滤器和冷却器，使用带干燥功能的呼吸器，按油液检测趋势决定换油与过滤。
- 载荷管理：冲击性负载按实际工况选取使用系数，采用软启动、扭矩限制或缓冲措施，避免轴系扭转共振和长时间轻载敲击。
- 修理质量：成对更换啮合齿轮，修复后测量箱体孔位并做负载下的接触斑点检查，按规定控制轴承游隙与预紧。
- 状态监测：建立各级啮合频率和轴承特征频率的振动监测，并与定期油液分析结合，早期发现问题、及时安排检修。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
齿轮箱拆开后齿轮和轴承都坏了，应该先查哪个？
先不要判断谁的质量有问题，而是确定先后顺序。比较损伤严重程度、碎屑形态和压痕尺寸，再结合振动与油液趋势中哪一项最先变化。原发损伤找到后，再追查润滑、载荷、对中和箱体等系统原因。
齿轮箱油温一直偏高，会造成什么后果？
油温偏高使黏度下降、油膜变薄，加速油液氧化，齿面胶合、微点蚀和轴承磨损的风险都会增加，箱体热变形还会改变齿轮接触。应检查负载、油位、油品黏度、冷却器和轴承预紧，找出发热来源。
换了新齿轮和轴承，齿轮箱还是很快坏，为什么？
通常是系统原因没有消除，例如箱体孔位偏差、基础变形、对中不良、冲击载荷、润滑不足或扭振。建议在修复后测量箱体孔位和负载接触斑点，并做运行振动测试，确认问题是否已经解决。
只做振动监测不做油液分析可以吗？
可以发现很多问题，但两者互补。振动对局部缺陷和结构问题敏感，油液分析对早期磨损、污染、进水和润滑劣化更敏感。对重要的齿轮箱，两者结合更容易在拆机前做出可靠判断，也能减少误判。
齿轮箱在某个转速下噪声特别大，是齿轮坏了吗？
不一定。如果噪声和振动只在某一转速范围内陡增，避开后恢复正常，多为啮合激励与箱体、基础或管路的固有频率接近引起的共振。需要做启停过程振动测量和锤击模态测试确认。