案例一：

××重型车辆变速箱齿轮断齿

        该车（××-0203）被列入监测对象，在例行的监测过程中，发现变速箱齿轮油中的金属元素浓度变化异常。
⒈ 油液监测数据
        从光谱数据可以发现，铁、铜、铝、硅元素浓度分别达到2874、66.9、209和90.1ppm，其中铁和铝元素浓度明显偏高，特别是铝元素浓度特别异常。
        为进一步鉴别变速箱故障隐患的严重程度，又对油样进行了铁谱分析，经过对谱片的仔细观察，在谱片的下游出口端存在比较浓密的铁磁性磨粒链条，并发现数量较多的非正常磨损大颗粒金属片状物，边缘不规则，少数磨粒的颜色发蓝，说明材质为合金钢。此外，在谱片上有数量很多且尺寸较大的铝合金磨粒，其排列方向并不与磨粒链相一致，随机地分布在谱片的全长。
⒉ 变速箱零件故障的初步判断
        根据光谱和铁谱数据以及变速箱零件的损坏特点，铁元素和铝元素浓度异常，说明极有可能是合金钢零件和铝制机件发生了异常磨损；而根据铁谱片上的磨粒特征看，存在数量较多的非正常磨损的大颗粒金属片状物，且少数磨粒的颜色发蓝，很可能是钢质磨粒经过碾压形成的，数量较多，标志着钢制零件的磨损严重程度，蓝色则说明磨粒经历了局部高温氧化过程。根据变速箱零件的损坏统计，传动齿轮出现异常磨损以及某一传动轴出现轴向窜动进而引起箱体磨损的可能性很大。
⒊ 开箱检查结果
        经过对该车变速箱的分解检查，发现：一、倒档主动齿轮的三个轮齿局部折断（轮齿的断裂部分经过其它轮齿的碾压，生成大量的钢质扁平磨粒，还有可能造成滚动轴承保持架的卡滞），主动轴E176218QU球轴承弹子散落在变速箱体的底部，主动轴的支撑遭到破坏并发生轴向窜动，从而诱发轴承座与箱体的相对运动而发生箱体的异常磨损，轴承支撑失效还可能造成齿轮非正常的啮合，使轮齿的顶部瞬时负载过大，有可能出现断齿现象。其零件的损坏特征与开箱前分析意见大致吻合。
 

                        

                                                 图1  变速箱铁谱图片                                          图2  实物照片1

                    

                                                       图3  实物照片2                                               图4  实物照片3
⒋ 零件损坏原因分析
        从铁谱片上磨粒的粒度、形态、颜色、浓度及故障发生的部位、零部件的损坏特征和程度进行多角度的分析，可以认为：
（1）变速箱一、倒档齿轮的损坏不是因为润滑不良的原因造成的，从齿轮损坏的特点看，是因为突然增大的动态负载引起；
（2）主动轴E176218QU球轴承弹子的散落现象，通常也是由于突然增大的轴向负载引起的，但从分解的现场看，轴承保持架并未断裂；
（3）铁谱片上出现大量的铁磁性磨粒，是齿轮轮齿的脱落部分经过其它齿的碾压后形成的尺寸不等的磨粒，其中大部分为铁磁性材料；
（4）引起齿轮及轴承很大的动态负载的原因可能是多方面的。其一可能是车辆在行驶过程中地面阻力突然改变所引起，也可能是坦克乘员过大的操作力引起的；
（5）轴承与传动轴损坏的关联性不大，因为他们处在不同的轴上。但如果是齿轮先断齿，其轮齿的脱落部分进入滚动轴承的滚道，从而造成保持架卡住进而断裂，从逻辑推理上是成立的。

案例二：

××重型车辆变速箱主动轴及齿轮的异常磨损

1. 车辆的基本情况
       车辆编号为××-3363，摩托小时：500h。根据油液监测的工作要求，对所有中修车辆的变速箱进行复核性的油液分析。仔细分析油样的化验结果，发现这台车变速箱齿轮油的光谱数据异常。
⒉ 光谱检测数据（见表1）

表1 变速箱油液样品光谱检测数据（ppm）

取样部位	铁	铬	铅	铜	铝	硅
变速箱数据	5431.5	86.8	19.7	189.5	375	352.5
监测标准	900	15		90	75	120

         从表1中的数据可以看出，变速箱齿轮油中的铁、铬、铝和硅元素浓度值严重超标准，初步可以判定为沙尘进入和磨损产物积累造成固体颗粒超标准，致使机件过度磨损。依据该车辆变速箱零件的材料构成，齿轮油中的铁、铬和铜元素分别来自于齿轮和轴承的保持架（轴承E176218、E307HU、E309H、E176310QT等）。

                     

图1  变速箱铁谱图片

⒊ 铁谱分析
        为进一步确定零件的磨损性质和程度，又对油样进行了铁谱分析，由于齿轮油的粘度很大，在制作铁谱片的过程中，不得不加大油样的稀释比例。观察铁谱片（见图1，物镜50倍，上游入口区）上的磨粒特征，可以发现，尽管谱片制作的不很成功，仍然可以判断谱片上的磨粒浓度很高。其中大磨粒呈现白色，形状扁平，边缘不规则，表面有皱褶，磨粒加热后变蓝，说明磨粒产生后曾经承受摩擦副的碾压，其材质为合金钢；谱片上还有数量较多的桔红色的磨粒。由此来看，零件的磨损形式极有可能是齿轮表面的渗碳层剥落。此外，齿轮油中可能含有水分，使磨粒产生氧化锈蚀。
       为确定齿轮油粘度增大的原因，需要进行油液的理化性能测定。
⒈     油液理化性能
       为寻找变速箱零件产生异常磨损的原因，对油样进行了理化性能测试。由于变速箱齿轮油已被严重污染，呈现粘稠状，无流动性，已无法进行粘度测定。齿轮油的这种状态，已基本丧失润滑功能，依靠飞溅润滑的齿轮及轴承，在工作期间已处于边界润滑状态，滚动轴承由于其特殊的负载性质，在缺油状态下和严重污染的齿轮油中运转，润滑状态极度不良，发生烧结的概率很高，而齿轮在缺油状态和含有大量颗粒物质的齿轮油中工作，齿面发生点蚀剥落的可能性增加。
 ⒌ 变速箱分解鉴定结果
       从损坏零件的实物照片（见图2、图3）上可以看出，该车变速箱的一个齿轮表面有明显的渗碳层剥落痕迹，且面积较大，已超出了齿轮的免修范围。其它的轮齿表面也有不同程度的剥落。中间轴7216轴承轻度烧伤，带动轴承座圈在变速箱体的座孔内相对滑动，导致箱体的磨损。此外，92412轴承保持架也发生异常磨损，与分析结果基本相符。

                     

                                                 图2  一档齿轮实物照片                                图3  一档齿轮实物局部放大照片
案例三：

××重型车辆变速箱风扇联动装置的齿轮异常磨损

 
1. 车辆基本情况
        该车为中修车辆，车辆编号××-0299，使用时间500摩托小时。
2. 油液光谱分析数据（表1）
        从表1可以看出，铁、铜、铝、硅元素浓度都明显偏高，其中铜和硅元素尤其突出。该型车辆变速箱零件中，铁元素主要来自于齿轮和变速机构零件的磨损；铜元素的来源只有风扇传动装置纵轴衬套，E176218QV、E307HU、E309H和E176310QT滚动轴承铜质保持架，以及里程表涡轮轴；而硅元素则来自于外界的沙尘污染。

表1 油液光谱分析数据

元素	铁	铬	铅	铜	铝	硅
浓度（ppm）	1431	11.3	16.6	461	82.1	389

       为进一步分析零件的磨损状态和性质，进行了铁谱分析。从铁谱图片（图2）中可以看出，绝大多数磨粒为铁磨损颗粒，依照磁场方向规则排列。此外还有数量较多的铝磨粒夹杂在磨粒链中，在谱片的右上方还发现一个较大尺寸的切削磨粒。说明除了有钢质零件的磨损外，还有铝质零件的磨损，且存在切削磨损状态。对照光谱检测数据，在谱片上并未发现光谱数据中浓度极高的铜磨粒和砂粒的存在，出现这种现象的原因可能有两个，其一是轴承保持架或里程表涡轮轴的磨损属于正常磨损状态，所产生的有色金属磨粒的尺寸极小，在谱片的制作过程中有可能被冲走；其二是铁谱片的倍数不够大，看不清极细磨粒的存在。
⒋ 变速箱的分解鉴定
        变速箱经过分解后，发现主轴左右轴承座已过度磨损，风扇传动装置锥型齿轮渗碳层剥落（见图1），同步器定位套筒也出现比较严重的磨损（见图2），其它齿轮的磨损情况一般。

                    

图1  ××-0299变速箱锥型齿轮磨损情况

                    

图2  ××-0299变速箱同步器套筒磨损情况及铁谱图片

        结合变速箱零件的实际工作状况，引起风扇传动装置锥形齿轮渗碳层剥落的原因可能是：风扇联动装置的齿轮工作时间较长，只要发动机开始工作，它就不停的运行；其二是这对齿轮在运行中要承受具有很大冲击性的径向和轴向负载，尤其是在发动机的转速发生急剧变化时（如行驶路面不平度、换档时的空油门等），螺旋锥齿轮均会承受极大的动态负载，而且它的润滑依靠的是飞溅润滑，容易导致锥型齿轮的润滑不良，造成严重磨损。
       同步器定位套筒也出现比较严重的磨损，其原因是：变速箱在换档过程中，主、被动齿轮依靠同步器达到旋转速度一致，因而同步器定位套筒很容易在换档过程中造成磨损（车辆变速箱中修时，该零件的更换率几乎为100％）。