齒輪箱顧名思義就由齒輪傳動作為主要功能的機械設(shè)備。
工業(yè)生產(chǎn)中，人們將不同能源通過機械裝置轉(zhuǎn)化成滿足需求的旋轉(zhuǎn)機械能，然后加以利用。人們需要將不穩(wěn)定的水勢能或者風(fēng)動能等能量轉(zhuǎn)化成所需要的動力來源。那時候就誕生了最早的齒輪箱。人們通過齒輪箱將不穩(wěn)定轉(zhuǎn)速升高或者降低，得到所需要的能量，并進行利用。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人類工業(yè)文明進入到汽輪機時代和電氣時代。人們學(xué)會了將自然界的能量轉(zhuǎn)化成更易于傳輸和利用的能量形式。能量轉(zhuǎn)換的過程中，經(jīng)歷了從自然能量轉(zhuǎn)化為熱能、電能，再從熱能轉(zhuǎn)化成機械能的過程。
在兩次能量的轉(zhuǎn)化過程中，齒輪箱都起到了關(guān)鍵的作用。
齒輪箱，在機械系統(tǒng)中通過對軸轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)矩的調(diào)整實現(xiàn)能量傳遞，通過其內(nèi)部大小齒輪的嚙合實現(xiàn)改變傳動速度和相應(yīng)的傳輸扭矩。因此，有時候它又被稱作變速箱。
齒輪箱屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的一類，它通過軸進行能量傳遞，因此軸的旋轉(zhuǎn)十分關(guān)鍵。齒輪箱的旋轉(zhuǎn)軸相對箱體發(fā)生轉(zhuǎn)動，進行連接的零部件就是軸承。軸承作為軸的支撐和旋轉(zhuǎn)零部件，對于齒輪箱的穩(wěn)定運行并達(dá)到預(yù)期功能起著十分關(guān)鍵的作用。
軸承雖然是一個單獨的標(biāo)準(zhǔn)零部件，但是軸承本身在內(nèi)部也是有幾個相應(yīng)的零部件組成，并且軸承運轉(zhuǎn)的時候軸承內(nèi)部的各個零部件之間也存在相對的運動。相比于其他的零部件而言，軸承幾乎相當(dāng)于一個“小設(shè)備”。這也就構(gòu)成軸承自身的復(fù)雜性。
與軸承相比，齒輪箱的機座承擔(dān)負(fù)荷，但是機座自身各個零部件之間不發(fā)生相對運動。旋轉(zhuǎn)軸負(fù)責(zé)承擔(dān)著轉(zhuǎn)矩，以一定速度旋轉(zhuǎn)。
齒輪是齒輪箱的關(guān)鍵零部件，兩個齒輪在嚙合時，嚙合點不僅承載，而且有相對運動，因此具有一定的復(fù)雜性。但是齒輪的運動是出現(xiàn)在成對的齒輪中的，單獨一個齒輪自身是不會出現(xiàn)相對運動的。
綜上所述，齒輪箱中既承載又運轉(zhuǎn)的零部件包括齒輪和軸承。因此這兩類零部件是齒輪箱設(shè)計、應(yīng)用、維護和故障診斷中最關(guān)鍵的部分。也是故障高發(fā)的零部件。在這兩者中，軸承又是在自身內(nèi)部實現(xiàn)的運轉(zhuǎn)。因此就單個零部件而言，可以說是更加復(fù)雜的。
在齒輪箱的設(shè)計階段，軸承的設(shè)計選型是難點之一；在齒輪箱發(fā)生故障的時候，軸承是故障多發(fā)的元件之一?？梢哉f，軸承對于齒輪箱而言是一個重要的關(guān)鍵零部件，并且其選擇、裝配、使用與維護也具有相當(dāng)?shù)碾y度。
從工程技術(shù)人員的知識儲備來看，齒輪箱的核心技術(shù)是齒輪的設(shè)計、生產(chǎn)和制造。因此，齒輪箱工程師對軸承技術(shù)的掌握相對有限。軸承對于齒輪箱廠家和用戶而言是一個應(yīng)用零件，工程師和最終用戶都很少參與軸承的設(shè)計，基本上都是在在作為標(biāo)準(zhǔn)件的眾多軸承型號中進行選用。因此本身也沒有很多的投入對軸承技術(shù)的學(xué)習(xí)和了解。
經(jīng)過多年的應(yīng)用經(jīng)驗的積累，很多軸承廠家可能針對齒輪箱的特殊工況開發(fā)專門用于齒輪箱的軸承型號?；蛘撸S承廠家也會對于某種特殊的要求進行相應(yīng)的特殊設(shè)計，從而生產(chǎn)出某些專門應(yīng)用的軸承。
不論是對于通用的標(biāo)準(zhǔn)軸承，還是針對齒輪箱應(yīng)用的專用軸承，亦或針對特殊工況而開發(fā)的特殊軸承，對于齒輪箱工程師來說，軸承仍然是一個“即插即用(Plug and Play)”的零部件，而他的應(yīng)用要求多且復(fù)雜。
在大部分的齒輪箱設(shè)計過程中，齒輪箱的工程師會參與軸承需求的討論，但是他們只是給軸承廠家提出任務(wù)，并非會對軸承知識或者軸承應(yīng)用有更深入的了解。這些任務(wù)最終還是需要軸承應(yīng)用工程師在軸承的選型和應(yīng)用設(shè)計過程中來翻譯和滿足。
特殊定制發(fā)生的頻率相比于普通的軸承選型而言低很多。日常工作中大量的軸承應(yīng)用工作最重要的技能應(yīng)該是根據(jù)要求，選擇合適的軸承，并對不合適的需求進行轉(zhuǎn)化，懸著正確的軸承，并進行正確的使用。
上述這些就是我們所說的“齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)”。
齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)，是針對應(yīng)用在齒輪箱環(huán)境下的軸承的技術(shù)。研究目標(biāo)是軸承，研究環(huán)境是齒輪箱。同時齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)又是一門“應(yīng)用技術(shù)”，而非軸承本身的設(shè)計和制造技術(shù)。
從一個角度講，我們討論的是如何將標(biāo)準(zhǔn)軸承更好的應(yīng)用在齒輪箱中。而非重新設(shè)計軸承，因為這樣的成本和通用性在大多數(shù)條件下都會受到限制。
另外一方面，雖然對某些特殊工況進行特殊的軸承設(shè)計是可行的，但是我們還是希望在此之前，能找到一個可以解決這個問題的現(xiàn)有方案。因此，對現(xiàn)有軸承技術(shù)方案及應(yīng)用知識的了解就成為了尋找這個方案的最合理和最有效的指導(dǎo)。
齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)作為齒輪箱技術(shù)和軸承技術(shù)的交叉領(lǐng)域?qū)こ碳夹g(shù)人員提出了很多挑戰(zhàn)。這也是昌暉儀表開辟這個專欄的原始初衷。
首先，它不僅需要工程師對齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)非常了解，包括齒輪箱的設(shè)計和加工制造，以及齒輪箱的應(yīng)用環(huán)境和工況。其次，還需要對軸承，齒輪等零部件的特點，運行要求等有一定的了解。因此對齒輪箱工程師和軸承工程師而言，它都是一個綜合能力的考驗，而且是需要經(jīng)驗積累的綜合性學(xué)科。
我們不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實工程實際中的一個矛盾：一方面軸承是齒輪箱故障高發(fā)的關(guān)鍵零部件，實際應(yīng)用中問題繁多，影響重大；另一方面軸承在齒輪箱的應(yīng)用技術(shù)既不是齒輪箱工程師的核心技術(shù)也不是軸承工程師的核心技術(shù)。這種“關(guān)鍵”但不“核心”的技術(shù)地位帶來了雙方工程師在解決齒輪箱軸承應(yīng)用問題時候的困難。
