趙揚(yáng)，楊春峰，田世玲

(瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

1 概述

風(fēng)力發(fā)電是近年快速發(fā)展的一種可再生能源技術(shù)，基于風(fēng)電設(shè)備的使用和維護(hù)特點(diǎn)考慮，風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承要求滿足20年的長(zhǎng)壽命。風(fēng)電軸承承載大，轉(zhuǎn)速低，除工況環(huán)境惡劣外，其載荷特征也較為復(fù)雜，在運(yùn)行中受軸向力、徑向力和傾覆力矩的綜合作用。尼龍隔離塊在轉(zhuǎn)盤軸承中主要起隔離滾動(dòng)體的作用，其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，自潤(rùn)滑性能好。復(fù)雜的工況使有質(zhì)量缺陷的隔離塊在運(yùn)行中出現(xiàn)碎裂，碎渣進(jìn)入溝道和潤(rùn)滑脂，造成軸承早期失效。

尼龍隔離塊在注塑成型過(guò)程中，由于人員、設(shè)備、材料、工藝、環(huán)境等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)氣泡、疏松和合模線強(qiáng)度不足等缺陷，大大降低了隔離塊的機(jī)械強(qiáng)度，使隔離塊在合套及運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)碎裂，給風(fēng)電軸承的長(zhǎng)壽命帶來(lái)了隱患。目前，對(duì)隔離塊機(jī)械強(qiáng)度的檢測(cè)和指標(biāo)控制尚未見(jiàn)報(bào)道?，F(xiàn)根據(jù)隔離塊的受力特點(diǎn)和長(zhǎng)期的使用經(jīng)驗(yàn)，研究出一種通過(guò)檢測(cè)隔離塊軸向及徑向強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)間接檢測(cè)尼龍隔離塊內(nèi)部組織缺陷及合模線強(qiáng)度不足的方法。

2 檢測(cè)方法

2.1 檢測(cè)設(shè)備

液壓式鋼球壓碎載荷機(jī)或萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)要求試驗(yàn)機(jī)載荷誤差不大于2%。

2.2 軸向強(qiáng)度

1)選擇與被測(cè)隔離塊尺寸相匹配的鋼球2粒，要求鋼球尺寸公差一致，表面不允許有碰傷、凹坑等缺陷；選擇與鋼球尺寸相匹配的壓碎載荷胎具。

2)按圖1將隔離塊夾在2粒鋼球中間，放置在液壓試驗(yàn)機(jī)的壓碎載荷胎具中，需保證胎具凹點(diǎn)與鋼球及隔離塊三者同心。

圖1 尼龍隔離塊軸向強(qiáng)度試驗(yàn)Fig.1 Axial strength test of nylon spacer

3)在壓力試驗(yàn)機(jī)上選擇不小于150 kN的量程，按(600±50)N/s進(jìn)行平穩(wěn)加載，其中隔離塊外徑不大于40 mm時(shí)選低速加載，外徑大于40 mm時(shí)可適當(dāng)提高加載速度。

4)持續(xù)加載，直至達(dá)到隔離塊通孔的屈服點(diǎn)，其判定方法為：在勻速加載過(guò)程中，表盤指針會(huì)逐漸變緩直至幾乎不動(dòng)，而后出現(xiàn)突然加速的現(xiàn)象，此時(shí)表示隔離塊通孔部位已達(dá)屈服點(diǎn)，記錄此屈服力值即為隔離塊的軸向強(qiáng)度。

注意：試驗(yàn)過(guò)程中不能突然改變加載速度和中途卸載。

2.3 徑向強(qiáng)度

1)可不需要胎具，將隔離塊立放在試驗(yàn)機(jī)載荷臺(tái)上或鋼球壓碎載荷胎具中，即軸向與水平方向平行放置，如圖2所示。

圖2 尼龍隔離塊徑向強(qiáng)度試驗(yàn)Fig.2 Radial strength test of nylon spacer

2)壓力試驗(yàn)機(jī)選擇50 kN的量程，加載速度為(250±50)N/s。

3)持續(xù)加載，直至把中間透脂孔由圓弧形壓至平行直線狀且上下面相互貼合(外徑大于40 mm只需平行不必貼合)，此時(shí)的力即為隔離塊的徑向強(qiáng)度。

注意：由于整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程透脂孔需要持續(xù)觀察，需1人操作設(shè)備，另1人戴好防護(hù)用具在3～5 m外觀察，以防隔離塊碎裂傷人。

2.4 判定方法

分別取3個(gè)隔離塊進(jìn)行軸向及徑向強(qiáng)度試驗(yàn)，在壓至極限載荷過(guò)程中不出現(xiàn)裂紋或碎裂現(xiàn)象，即表示隔離塊的強(qiáng)度合格，滿足軸承對(duì)其使用性能的要求。

3 效果驗(yàn)證

分別檢測(cè)幾種常用規(guī)格隔離塊(進(jìn)口尼龍1010)的軸向及徑向強(qiáng)度，每一尺寸的試樣不少于5組且不屬于同一批次，每組6個(gè)試樣，軸向與徑向強(qiáng)度試驗(yàn)各3個(gè)，結(jié)果見(jiàn)表1，數(shù)據(jù)的偏差主要受工藝穩(wěn)定性和溫度、濕度變化等的影響。

表1 尼龍隔離塊軸向及徑向強(qiáng)度Tab.1 Axial and radial strength of nylon spacer

由于尼龍1010材料的半透明性，隔離塊在生產(chǎn)中形成的內(nèi)部氣泡和疏松不可見(jiàn)，有此類缺陷的隔離塊在試驗(yàn)中的碎裂面都分布有大小不均的氣泡；另一種常見(jiàn)的缺陷是合模線強(qiáng)度不足，在徑向強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中這類缺陷的碎裂面明顯沿合模線分布，且可無(wú)氣孔缺陷存在，合模線強(qiáng)度不足也會(huì)導(dǎo)致隔離塊在合套及使用過(guò)程中發(fā)生碎裂。

此方法可有效檢測(cè)隔離塊的內(nèi)部組織缺陷和合模線強(qiáng)度不足缺陷，從而準(zhǔn)確評(píng)估尼龍隔離塊的使用強(qiáng)度。經(jīng)此方法檢測(cè)合格的隔離塊在合套及使用3～5年后未出現(xiàn)因隔離塊質(zhì)量導(dǎo)致的失效。