常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损发生后往往诱发其他形式的磨损。轮齿磨损使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。
2.胶合和擦伤
对于重载和高速传动的齿轮，齿面工作区温度很高，一旦出现润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。
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的金属的现象。对于重载和高速齿轮的传动，一旦润滑条件不良，由于齿面工作区温度很高，齿面间的油膜就会受到影响甚至会消失，长时间工作之后，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，这样就会在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。
3.接触疲劳与点蚀
齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面的深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，在接触表面会产生疲劳裂纹，并随着裂纹的扩展，最终导致齿面剥落细小金属片，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当点蚀现象严重时可连成片，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。
疲劳裂纹的产生是由于齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，从而产生脉动载荷，进而产生剪应力，这种力使齿轮表面层深处产生脉动循环变化使齿轮表面层深处产生脉动循环变化，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生裂纹。
在过大的接触剪应力和应力循环次数作用下，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，其表现形式有破坏性点蚀、早期点蚀、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，磨损也会加大，最终导致断齿失效。正确进行选择好材质，齿轮强度设计，选择合适的精度配合，提高安装精度，保证热处理质量，改善润滑条件等，是解决齿面疲劳的根本措施。
4.弯曲疲劳与断齿
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在齿轮运行过程中，承受传动载荷的轮齿如同悬臂梁，其根部受到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会产生根部裂纹，并逐步扩展，当剩余轮齿无法承受载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。
根据裂纹扩展的情况和断齿原因。断齿包括过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等，断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。
疲劳折断发生从危险截面（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。其根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用，在疲劳折断的处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因有很多，主要是材料选用不当、齿轮精度过低、热处理裂纹、磨削烧伤、齿根应力集中等等。因此在设计时需要考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。
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，常见的原因有轴承损坏、突然冲击、超载轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有两种形式，一种呈放射状花样的裂纹扩展区，一种是断口处有平整的塑性变形，断口副可以拼合。仔细检查可看到齿面精度太差，材质的缺陷，轮齿根部未作精细处理等。在设计中应采取必要的措施，充分考虑预防过载因素。安装时防止箱体变形，防止硬质异物进入箱体内等等。
5.其它故障
断轴也是齿轮箱常见的重大故障之一。究其原因是在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。因而对轴上易产生的应力集中因素要给予高度重视，特别是在不同轴径过渡区要有圆滑的圆弧连接，此处不允许有切削刀具刃尖的痕迹，光洁度要求较高，轴的强度应足够，轴上的键槽、花键等结构也不能过分降低轴的强度。保证相关零件的刚度，防止轴变形，可以提高轴的可靠性。轴承在运转过程中，由于安装、润滑、维护等方面的原因，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，而产生裂纹、点蚀、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。
风力发电厂一般处在远离居民住宅的偏僻地区，且风力发电机无外在保护设施。这种特殊的环境对齿轮箱的正常运行具有不良的影响，下面主要从风场气流和温度这两个方面分析环境对故障产生的影响。
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风场气流的影响：风场气流的不稳定性使得风力发电机组齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作，由于风速和风向随机变化，导致齿轮箱载荷也随之波动。对于齿轮的啮合表面和轴承的滚动表面，这种交变应力的作用会使其表层材料出现疲劳，然后出现微观裂纹，设备长时间运行会加速裂纹的产生并导致剥落，点蚀、麻点、凹坑等损伤，即为疲劳磨损。
同时，交变载荷会引起齿轮箱的微小振动，在微小振动的激励作用下，接触表面互相摩擦，撞击、挤压，会引起表面划伤、咬死等现象。风载荷的大小随机变化，会出现过载荷的循环作用，导致齿轮出现弯曲疲劳而造成断齿，轴承内外环与滚动体接触表面在交变载荷反复作用下出现小裂纹，裂纹逐渐扩大，产生麻点，最后大面积剥落，使齿轮和箱体损坏。
在过载或交变应力载荷作用下，易发生断轴故障。当载荷超过应力极限时会出现轮齿因过载而折断的现象，在过高交变应力载荷作用下，出现疲劳折断。
气温的影响：季节交替、昼夜温差大的环境中，外界气温会对齿轮箱正常运行带来不利影响。风力发电机组的齿轮箱受润滑不充分、气温低、润滑剂过热提前失效等因素影响，故障率非常高。
当气温较低时，齿轮箱润滑油变稠，黏度变低，甚至凝固，齿轮(尤其是采取飞溅润滑的齿轮)润滑不良，会导致齿轮或轴承短时缺乏润滑而出现胶合、点蚀等损坏。而且材料自身在低温下的机械特性会发生变化，即变脆，导致齿轮在运行时出现裂纹而产生破坏。
当气温较高时，由于齿轮箱在动力传递的过程中会使油温进一步升高。油温的升高会降低润滑油黏度，使油膜厚度变薄，更容易使油渗入齿面裂纹进行挤压，加速裂纹的扩展，从而导致齿面金属小微粒剥落，即齿面点蚀。
当摩擦生热继续增大，齿面工作区温度达到很高，致使齿面间的油膜破裂，造成齿面金属粘连；齿面继续滑动会使较软齿面金属沿滑动方向被撕下，即出现齿面胶合故障。
（二）齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略
随着大批大型风力发电机组的并网发电，大型风力发电机的运行引起了很多新问题，如主轴载荷、叶轮转速和齿轮箱的增速比等。 同时由于载荷的增加不再像小风机那样拆装容易，因此一旦出现故障, 将会对发电造成很大的影响。特别是大型风力发电机造价昂贵，一旦发生严重事故，将会造成巨大的经济损失。齿轮箱中的
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轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动，若发生故障，其振动信号的能量分布就会发生变化，振动信号是齿轮箱故障特征的载体。通过对振动信号的采集分析，可以确定故障的准确位置，大大减少风力发电机的维护成本。
对齿轮箱和主轴信号的采集是通过振动传感器来实现的。在风力发电机正常运行时进行信号采集，将采集到的信号处理保存，在某一次风力发电机运行异常时对信号进行采集。通过对正常运行和异常运行时的频谱进行对比，找出发生故障频谱的变化情况。通过对频谱变化的归类进行总结来确定故障发生的部位，实现对风力发电机运行的实时监控，以避免严重的故障产生。
在风力发电机的齿轮箱和主轴的适当位置放置振动传感器。对具有故障的齿轮箱振动信号进行时域和频域分析，在分析中除了传统的频谱分析外，还采用细化谱及解调谱分析方法，并与正常状态下的振动信号进行比较，从而提取该故障的特征。根据其故障信号的特征、提出行之有效的诊断方法。
风力发电机的信号采集系统主要包括振动传感器、信号调理及A/D转换电路、无线信号发射模块、无线信号接收模块及PC机。信号采集框图如下图3.1所示。
振动传感器 信号调理及 A/D转换电路 无线信号 发射模块 PC机 图3.1 齿轮箱信号采集框图
无线信号 接收模块
通过振动传感器采集风力发电机组的振动信号，将采集的信号转换为电压信号。A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号，将数字信号通过无线信号传输模块发射出去。通过无线信号接收模块将信号接收，然后传给PC机，完成整个信号的采集。
1.齿形误差
齿形误差时，频谱产生以啮合频率及其高次谐波为载波频率，齿轮所在轴转频与其倍频为调制频率的啮合频率上出现调制现象，谱图上在啮合频率及其倍频附近产生幅值小且稀疏的边频带；解调谱上出现转频阶数较少，一般以一阶为主。而当齿形误差严重时，由于激振能量较大，产生以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频与其倍频为调制频率的齿轮共振频率上出现调制现象。振动能量有一定程度的增大。
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2.齿轮磨损
因为无冲击振动信号产生，所以不会出现明显的调制现象。齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大。如果为不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，但幅值较小。
3.断齿
断齿故障时，表现为幅值很大的冲击型振动，出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，调制边频带宽而高。也出现以齿轮各阶固有频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，调制边频带宽而高；振动能量有较大增加。
4.箱体共振
出现箱体共振时，对于薄板结构，齿轮箱的一阶固有频率占主导地位，其他频率成分较少，振动能量有很大的增加。出现以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象；齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大，振动能量有很大的增加。
5.轴不对中
轴不对中时，会出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象；齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；振动能量有一定程度的增大。
6.轴轻度弯曲
轴轻度弯曲时，会出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，但调制边频带窄而稀；如果轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；轴向振动能量有较大的增加。
7.轴严重弯曲
轴严重弯曲时，齿轮啮合过程中会有连续多次的冲击振动，当冲击能量很大时会激励起箱体的固有频率振动；出现以齿轮啮合频率及其谐波、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频为调制频率的调制现象，边频带较宽；如果轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；轴向振动能量增加。
8.轴向窜动
当轴上有两个方向相反的斜齿轮同时参与啮合时，可能发生轴箱窜动现象。其中齿数较多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加，振动能量有较大的增加。
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