齿轮箱常见故障及解决方法

齿轮箱的常见故障有齿轮损伤、轴承失效、断轴和渗漏油、油温高等。

1.齿轮损伤

齿轮损伤的影响因素很多，包括选材、设计、加工、热处理、安装调试、润滑和使用维护等。常见的齿轮损伤有齿面损伤和轮齿折断两类。

轮齿折断（或称断齿，见图65）常由细微裂纹逐步扩展而成。根据裂纹扩展的情况和断齿原因，断齿可分为过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等。

图65　轮齿折断

过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有突然冲击超载、轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有呈放射状花样的裂纹扩展区，有时断口处有平整的塑性变形，断口处常可拼合。仔细检查可看到材质的缺陷，齿面精度太差，轮齿根部未作精细处理等。

疲劳折断发生的根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用下，从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断。在疲劳折断的发源处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因是设计载荷估计不足，材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等。随机断裂的原因通常是材料缺陷、点蚀、剥落或其他应力集中造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区引起。

齿面疲劳（见图66）是在过大的接触应力和应力循环作用下，轮齿表面或其表层下面产生疲劳裂纹并进一步扩展而造成的齿面损伤，其表现形式有早期点蚀、破坏性点蚀、齿面剥落和表面压碎等。特别是破坏性点蚀，常在齿轮啮合线部位出现，并且不断扩展，使齿面严重损伤，磨损加大，最终导致断齿失效。

图66　齿面疲劳

胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涩引起，适当改善润滑条件和及时排除干涩起因，调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。

2.轴承失效

轴承在运转过程中，内、外圈与滚动体表面之间经受交变载荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷（见图67），使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。使用中有的轴承达不到预定寿命。因而，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。

图67　轴承损伤(www.xing528.com)

（a）内圈损伤；（b）滚子表面操作

3.断轴

断轴也是齿轮箱的重大故障之一，其原因大多是在制造中没有消除应力集中因素，在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限。

4.齿轮箱油温高

如果齿轮箱出现异常高温现象，可能是由于风力发电机组长时间出力过高或者是风力发电机组本身散热系统工作不正常等因素造成。这时要根据具体情况，分析造成齿轮箱油温过高的原因，及时记录有关风力发电机组运行数据，并与正常运行机组对比。首先检查齿轮箱在运行时，是否有异常，如振动声音增大、运行时伴有间歇声音等，这时必须立刻停止风力发电机组的运行，通过齿轮箱本体的各个观测孔，仔细检查齿轮箱各个齿面、轴承情况，各传动零部件有无卡滞现象，前后连接接头是否松动，如果正常，要检查润滑油供应是否充分，特别是在各主要润滑点处，必须要有足够的油液润滑和冷却。同时应该采集油样，进行油品分析，看油品是否变质，及时更换润滑油品；其次，有可能由于本身机组在设计时，对风力发电机组散热考虑的疏忽，风力发电机组长时间运行时，机舱内散热性能较差，从而造成齿轮箱油温度上升较快，出现这种情况，只有改善机舱内部散热，才有可能减少齿轮箱油温度上升较快问题，另外，还可以加装齿轮箱润滑油品外循环系统。

5.润滑液压泵出口油压低

润滑液压泵出口管路上一般设有用于监控循环润滑系统压力的压力继电器，润滑液压泵出口油压低故障是由该压力继电器发送信号给计算机的。润滑液压泵出口油压低可能由液压泵失效和油液泄漏引起。另外，当风力发电机组在满负载运行时，有可能齿轮箱缺油，而齿轮箱油位传感器未动作，当液压泵输出流量小于设定值时，压力继电器同样也会动作，也有可能由于压力继电器老化，设定值发生偏移，这时就需要重新设定该压力继电器动作值。

6.齿轮箱油位低

齿轮箱油位的监测，通常是依靠一个安装在保护管中的磁电位置开关来完成的，它可以避免油槽内扰动而引起的开关误动作。当报警系统显示出齿轮油位低时，应及时登机检查齿轮箱及润滑管路是否渗漏，油位开关工作是否正常，接线是否有松动。如果出现渗漏，应当及时进行处理。另外，润滑油在齿轮箱外设管路循环时，可能造成齿轮箱本体内油位下降，这种情况一般多出现于新投入使用的机组，需要补加适量润滑油品，但不能补加过量，过量地补加润滑油品会造成润滑油从高速输出轴或其他部位渗漏。

7.润滑液压泵过载

这类故障多出现在北方的冬季，由于风力发电机组长时间停机，齿轮箱加热元件不能完全加热润滑油品，造成润滑油品黏度变大，当风力发电机组启动，液压泵工作时，电动机过负载。出现该类故障后应使机组处于待机状态，逐步加热润滑油至正常值后再启动风力发电机组，避免由于强制启动风力发电机组时，润滑油粘度较大造成润滑不良，而损坏啮合齿面或轴承等传动部件。另一常见原因是由于部分使用年限较长的机组，液压泵电机输出轴油封老化，导致齿轮油品进入接线端子盒，造成端子接触不良，三相电流不平衡，出现过载故障，更严重的情况是润滑油品会大量进入电动机绕组，破坏绕组气隙，造成过载。出现上述情况后应更换油封，清洗接线端子盒及电动机绕组，并加温干燥后重新恢复液压泵运行。