孫二平

中廣核風(fēng)電有限公司內(nèi)蒙分公司，內(nèi)蒙古包頭 014080

0 引言

最近幾十年來(lái)，隨著我國(guó)用電量的不斷增大，國(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電的投入力度也不斷提高，風(fēng)力發(fā)電工程的發(fā)展方興未艾。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，風(fēng)電增速箱是一個(gè)核心的傳動(dòng)部件，風(fēng)電增速箱的質(zhì)量和使用壽命，特別是其內(nèi)部使用的齒輪磨削質(zhì)量，對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的高效運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。磨齒裂紋是在齒輪磨削中常常遇到一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。

1 磨齒裂紋及其危害

1.1 磨齒裂紋的形式

對(duì)于高精度齒輪，其產(chǎn)生磨齒裂紋的位置一般為磨齒加工的表面，有些裂紋形狀為垂直條狀，而有些會(huì)呈平行條狀或者長(zhǎng)方網(wǎng)絡(luò)狀。 在進(jìn)行磨齒加工過(guò)程中，如果不發(fā)生齒輪的熱處理質(zhì)量問(wèn)題，則一般不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)齒輪的全部磨齒都出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象，大部分磨齒裂紋只是存在于某個(gè)磨齒或者某幾個(gè)磨齒。產(chǎn)生磨齒裂紋的原因一般是機(jī)床性能、磨削工藝或者對(duì)機(jī)床操作不當(dāng)?shù)取?/p>

1.2 磨齒裂紋的危害

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在海島、海灘、荒野或者高山等風(fēng)口處，所處的環(huán)境比較惡劣，對(duì)設(shè)備的維護(hù)比較困難，所以，如果風(fēng)電增速箱內(nèi)的高精度齒輪在工作過(guò)程中出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，設(shè)備中的潤(rùn)滑油就有可能侵入到高精度齒輪的裂紋中，齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的嚙合作用會(huì)在齒面產(chǎn)生較大的壓力，在這樣的壓力作用下進(jìn)入到磨齒裂紋的油壓不斷升高，油壓的升高會(huì)對(duì)磨齒裂紋有一定程度的擠脹作用，從而使得高精度齒輪不斷產(chǎn)生磨齒裂紋和點(diǎn)蝕的現(xiàn)象[1]，對(duì)高精度齒輪的工作效率產(chǎn)生重要的影響，進(jìn)而拖垮整個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

2 磨齒裂紋的預(yù)防

產(chǎn)生磨齒裂紋的原因一般是機(jī)床性能、設(shè)備故障、磨削工藝或者對(duì)機(jī)床操作不當(dāng)，使得在磨齒的過(guò)程中出現(xiàn)磨削熱過(guò)于集中的現(xiàn)象所引起的。

2.1 合適的磨齒加工溫度

在加工磨齒時(shí)，選擇合適的加工溫度不僅能夠降低由于溫度變化過(guò)于尖銳引起的齒輪變形，還能夠減少加工齒輪的設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率。就目前來(lái)說(shuō)，能夠生產(chǎn)磨齒機(jī)的廠家在國(guó)外主要有HOFLER、PFAUTER 以及Niles 等多家知名企業(yè)， 而國(guó)內(nèi)的廠家主要為秦川機(jī)床廠。磨齒是齒輪加工工藝中最為關(guān)鍵的一道工序，磨齒的質(zhì)量直接決定了齒輪的精度等級(jí)，所以在加工齒輪時(shí)，保持磨齒機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)作是至關(guān)重要的，而加工環(huán)境的溫度對(duì)機(jī)床的加工質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有著直接的影響，所以我們應(yīng)選擇合理的加工溫度[2]。一般在生產(chǎn)齒輪時(shí)應(yīng)保證安裝磨齒機(jī)在溫度穩(wěn)定的環(huán)境下工作，其溫度以24℃最為適宜，浮動(dòng)范圍應(yīng)在2℃以內(nèi)。

2.2 砂輪材質(zhì)

由于白剛玉砂輪的硬度較低以及粒度較粗，所以在加工磨齒時(shí)所用的砂輪應(yīng)選擇白剛玉砂輪，選擇這樣的砂輪不僅能夠滿足砂輪強(qiáng)鋒利性的要求，而且便于對(duì)砂輪進(jìn)行沖洗處理，并且還能減少在工作過(guò)程中由于摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量等。在進(jìn)行磨齒加工的過(guò)程中，砂輪工作的硬度過(guò)高或者粒度過(guò)大都會(huì)在磨齒過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這樣就使得高精度齒輪出現(xiàn)磨齒裂紋的現(xiàn)象大大增加。

2.3 修整間隔

在磨齒加工過(guò)程中對(duì)砂輪的修整是一項(xiàng)很重要的工作，為了確保工作砂輪進(jìn)給量的準(zhǔn)確可靠，我們可以采用特殊的材料如單粒金剛石（或金剛輪）作為砂輪的修整裝置，以達(dá)到對(duì)砂輪由于在工作中不斷磨削而產(chǎn)生的磨損的補(bǔ)償?shù)哪康?。需要注意的是，砂輪修整的間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)直接加大砂輪進(jìn)給量的誤差 [3]，這是因?yàn)樵谏拜喒ぷ鞯倪^(guò)程中，每對(duì)其進(jìn)行一次修整都要檢測(cè)工作砂輪的規(guī)格，由于砂輪磨損而產(chǎn)生的誤差是由修整間隔時(shí)間段內(nèi)的補(bǔ)償值來(lái)抵消的，如果對(duì)砂輪修整的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則產(chǎn)生的誤差累積到一定的程度就會(huì)超出砂輪的實(shí)際補(bǔ)償值與理論補(bǔ)償值的誤差范圍極限值，從而導(dǎo)致在此段時(shí)間內(nèi)加工的高精度齒輪的磨齒質(zhì)量愈來(lái)愈低。

2.4 砂輪動(dòng)平衡效果

就砂輪來(lái)說(shuō)，砂輪不平衡的可容許范圍即為砂輪的平衡值。在其他條件一定的情況下，使用砂輪的動(dòng)平衡效果越好，則生產(chǎn)出的磨齒質(zhì)量越高。但是正常使用的砂輪雖然經(jīng)過(guò)靜平衡試驗(yàn)檢測(cè)，由于靜平衡實(shí)驗(yàn)檢測(cè)具有一定的局限性，不能對(duì)砂輪的運(yùn)動(dòng)平衡效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。理論上說(shuō)，砂輪的質(zhì)心在砂輪中心點(diǎn)時(shí)的動(dòng)平衡效果最好，運(yùn)轉(zhuǎn)非常穩(wěn)定。但是砂輪的質(zhì)心位置并不是決定砂輪的平衡效果唯一因素，機(jī)床的綜合性能以及砂輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)也對(duì)其動(dòng)平衡效果有重要影響。在在實(shí)際加工中，由于各種因素的影響砂輪的質(zhì)心總是偏離其中心一定位置。為了減小質(zhì)心與中心位置的偏差，可以將砂輪主軸內(nèi)兩個(gè)小電機(jī)相對(duì)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)直。 如果砂輪的平衡量增大到一定程度就可以忽略砂輪的偏心問(wèn)題， 相當(dāng)于砂輪的中心與質(zhì)心重合。

2.5 磨齒冷卻效果

良好的磨齒冷卻效果能有效提高磨齒的質(zhì)量。在加工過(guò)程中經(jīng)常使用的方法是使用冷卻液，這樣可以將由于磨削工作而產(chǎn)生的熱量不斷的從工件表面帶走，以達(dá)到避免齒輪表面的磨削熱過(guò)于集中的目的。在高精度齒輪磨齒過(guò)程中最常用的是福斯牌46#冷卻油，冷卻油流量大都在40L/min 以上[4]。

2.6 磨削量和線速度

磨削量和線速度對(duì)磨齒質(zhì)量也有重要影響。在切削速度很高而砂輪與齒輪的接觸面積很小時(shí)，加工產(chǎn)生的熱量得不到及時(shí)的散開(kāi)，引起接觸部位溫度的迅速升高，不斷增加的熱應(yīng)力降低了磨齒的質(zhì)量。由于單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量越多，則產(chǎn)生的熱量越多，因此在磨齒時(shí)還應(yīng)將磨削深度以及進(jìn)給量適當(dāng)降低。

3 結(jié)論

綜上所述，確保生產(chǎn)齒輪的設(shè)備性能良好以及齒輪磨削工藝的科學(xué)合理能夠降低磨齒裂紋的產(chǎn)生，及大地降低了磨齒產(chǎn)品的報(bào)廢率，為風(fēng)電增速箱的正常工作打下了基礎(chǔ)，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王秀芹.如何防止?jié)B碳淬火齒輪磨削裂紋的產(chǎn)生[J].煤礦機(jī)械，2009(8)：75-76.

[2]劉丹，谷洪亮，陽(yáng)可軍.風(fēng)電增速箱的磨齒裂紋分析與消除[J].機(jī)電工程技術(shù)，2010(4)：293-300.

[3]李紅革.風(fēng)電增速箱零件的材料及其熱處理[J].熱處理技術(shù)與裝備，2010(4)：129-136.