红外热像检测在工业设备齿轮箱故障诊断中能检测出哪些异常温度分布

红外热像检测作为工业设备故障诊断的非接触式“体温仪”，能通过捕捉温度分布异常，精准定位齿轮箱内部组件的故障。齿轮箱是传动系统的“心脏”，轴承、齿轮、润滑油等组件的异常运行都会通过温度变化“显形”。本文结合红外热像的技术特性与齿轮箱故障机理，详细解析不同故障场景下的异常温度分布特征，为现场检测提供针对性参考。

轴承磨损引发的局部热点与温度梯度突变

滚动轴承是齿轮箱的“关节”，正常运行时滚子与滚道的摩擦生热均匀，轴承座区域温度比环境高10-15℃，热像图中等温线呈轴对称分布。当轴承出现磨损——比如滚子表面被金属颗粒划出凹坑、滚道因疲劳产生划痕，摩擦面积骤减、单位压力翻倍，局部摩擦热会突破润滑油的冷却能力，在热像图中对应位置形成“针尖状”热点。

内圈磨损时，热点集中在轴承内圈与轴颈的配合处，呈环形窄带；外圈磨损则热点贴紧轴承座内壁，形状与轴承座轮廓一致。随着磨损加剧，若滚子出现剥落、滚道裂纹，热点面积会扩大成“斑块”，温度比正常区域高20-30℃，且热点边缘的等温线像被“拉紧”一样密集——这是温度梯度增大的典型表现。

如果磨损是因润滑油路堵塞导致的“润滑不足型磨损”，热点温度会更高（比如超过30℃），且整个轴承座的温度都会上升；而单纯的“表面划伤型磨损”，热点更集中，温度梯度更陡峭，像热像图上的“小火山”。

齿轮啮合不良引发的齿面局部高温与周期性热特征

齿轮正常啮合时，齿面像“完美贴合的手掌”，接触面积大、压力均匀，摩擦热被润滑油快速带走，齿面温度仅比油温高5-8℃，热像图中齿面等温线平滑如镜。但如果齿面被磨出沟槽、齿形加工时出现“歪齿”，或者齿侧间隙调得太松/太紧，接触面积会缩小到原来的1/3甚至更少，单位面积压力暴涨，摩擦热瞬间“烧红”局部齿面。

齿顶磨损的话，热点会粘在齿顶的接触区，像条“红丝带”，温度比正常齿面高15-25℃；齿侧间隙太小的话，啮合时齿面会“挤着走”，整个齿面温度都会升，但齿面中部的热点会特别亮——就像“发烧时的额头”。因为齿轮在转，啮合点会一圈圈跑，但热会积累，所以热像仪拍到的不是“跑着的热点”，而是“固定在齿面某块的红印”。

要是齿轮断了个齿，啮合时断齿的地方会“撞”到对面的齿，摩擦热会爆增，热点会扩大成“红斑块”，温度比正常齿面高30℃以上——这时候热像图里的断齿区域，就像黑夜里的火把一样明显。

润滑油失效导致的整体温升与局部油路堵塞热异常

润滑油是齿轮箱的“血液”，正常情况下能把齿轮、轴承的摩擦热“带跑”，箱壁温度比环境高20-30℃，热像图中箱壁等温线均匀得像摊开的布。但如果润滑油用久了粘度变稀（比如从46号变成32号）、氧化出黑糊糊的油泥，或者混进了金属屑，“带热”能力会暴跌，首先表现为整体温度上升——箱壁温度比正常高5-10℃，油温（通过箱壁测）从40℃涨到55℃，就像“人发烧时全身发烫”。

油泥更麻烦，会堵轴承的润滑油道、齿轮的喷油嘴，导致局部组件“没油吃”。比如轴承油路堵了，那个轴承座的温度会“突然跳起来”——比其他轴承高20℃以上，热像图里像个“红灯泡”；齿轮喷油嘴堵了，齿面某块会因为没油润滑，磨出个“红点子”，温度比周围齿面高15-20℃。

要是润滑油里混了金属颗粒，相当于在齿轮、轴承之间“撒沙子”，会越磨越厉害，这时候热像图里会同时出现“磨出来的热点”（比如轴承的针尖状热点）和“整体发烫”——就像“又发烧又长疖子”，一看就知道润滑出问题了。

油封摩擦异常引发的环形局部高温

油封是齿轮箱的“防漏贴”，正常情况下唇口和轴的摩擦比“丝绸擦皮肤”还轻，温度接近环境温度，热像图里几乎看不到它的存在。但如果油封唇口磨破了、安装时拧得太紧，或者老化变硬，摩擦会变成“砂纸擦木头”，瞬间生热，热像图里油封位置会出现个“红圈圈”——因为轴在转，唇口的摩擦面是环形的，所以热点是圆的。

唇口磨损的话，红圈圈的温度比周围高15-25℃，宽度和磨损的唇口差不多；安装太紧的话，红圈圈会更亮，温度能到60℃以上（环境25℃的话）；要是油封老化变硬，摩擦系数会变大，红圈圈的温度会更高，甚至把油封烧得冒烟——这时候热像图里的红圈圈会“发亮”，像个“小太阳”。

更麻烦的是，油封漏了油会导致附近的轴承、齿轮没油，这时候热像图里会同时出现油封的红圈圈和轴承的针尖热点——就像“油封漏了油，轴承跟着烧”，得先修油封再查轴承。

箱体应力集中引发的局部隐式温度异常

齿轮箱箱体是“骨架”，正常情况下承受的力会均匀分散，温度分布和箱壁厚度一致——厚的地方温度稍高，因为热容量大，热像图里箱体等温线像“平缓的山坡”。但如果铸造时偷工减料（比如有气孔、缩松），或者加工轴承座孔时钻歪了，力会集中在一个小地方，就像“用手指头戳气球”，集中的力会让材料内部“互相摩擦”，生热。

比如轴承座孔钻歪了，孔的某一侧会被轴承“挤得慌”，应力集中在那一侧，热像图里那侧的轴承座外壁会出现个“小红点”，温度比周围高5-10℃；要是箱体有个气孔，气孔周围的材料更弱，应力会更集中，小红点的温度会涨到10-15℃。

这种热点的特点是“不显眼但位置准”——温度不高，但每次测都在同一个地方，和箱体的缺陷位置一模一样。要是齿轮箱突然过载（比如电机突然转快），应力会“爆发”，小红点的温度会涨到15℃以上，甚至把箱体撑裂——裂的时候会有摩擦热，热点会更亮，但裂之前的小红点已经在“报警”了。

联轴器不对中引发的联轴器区域温度异常

联轴器是齿轮箱和电机的“连接器”，正常情况下不对中量比头发丝还细（径向≤0.1mm），负载均匀，热像图里联轴器的温度和电机、齿轮箱差不多，像“中间的桥梁”。但如果装的时候没对好——比如电机底座没垫平（径向不对中）、联轴器端面没贴紧（角向不对中），联轴器的弹性元件（比如柱销、膜片）会被“掰来掰去”，摩擦生热，首先表现为联轴器区域温度上升。

径向不对中的话，弹性柱销会一圈圈弯，摩擦热会让柱销位置出现“小红点”，温度比正常高10-20℃；角向不对中的话，联轴器的端面会“磨来磨去”，热点会在端面形成个“红环”，温度比周围高15-25℃。

要是不对中太厉害（比如径向不对中≥0.5mm），联轴器会“硬磨”——金属碰金属，这时候热点会“炸开来”，温度比正常高30℃以上，热像图里联轴器像个“红铁圈”，这时候赶紧停机，不然联轴器会断，连带着电机、齿轮箱都要坏。

冷却系统故障引发的整体温度分布不均

冷却系统是齿轮箱的“空调”，正常情况下风扇吹着、水管循环着，箱壁温度“一边凉一边温”——靠近风扇的地方低5℃，散热片温度均匀，像“风吹过的草地”。但如果风扇坏了、水管堵了、散热片积灰，“空调”就失灵了，首先是整体温度上升——箱壁比正常高10-15℃，然后是“局部发烧”。

风扇坏了的话，靠近风扇的地方温度低，远离的地方高，温差能到8-10℃，热像图里像“一边黑一边红”；水管堵了的话，堵的位置对应的箱壁会“突然红起来”——比周围高20℃以上，像根“红管子”（和水管走向一致）；散热片积灰的话，积灰多的地方温度高，像“散热片上贴了红纸条”，温度比正常高10℃以上。

冷却系统故障的热像特征很好认：“整体发烫”是冷却能力下降，“局部红一块”是具体哪里堵了/坏了。比如水管堵了，热像图里的红管子一查就知道是哪段水管堵了；散热片积灰，红纸条的位置就是积灰多的地方，吹一吹就好。