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，隨著我國用電量的不斷增大，國家對(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)呈平行條狀或者長方網(wǎng)絡(luò)狀。 在進(jìn)行磨齒加工過程中，如果不發(fā)生齒輪的熱處理質(zhì)量問題，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程中出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，設(shè)備中的潤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)，使得在磨齒的過程中出現(xiàn)磨削熱過于集中的現(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。就目前來說，能夠生產(chǎn)磨齒機(jī)的廠家在國外主要有HOFLER、PFAUTER 以及Niles 等多家知名企業(yè)， 而國內(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)行磨齒加工的過程中，砂輪工作的硬度過高或者粒度過大都會(huì)在磨齒過程中就會(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)間過長會(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^程中，每對(duì)其進(jìn)行一次修整都要檢測工作砂輪的規(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)償值來抵消的，如果對(duì)砂輪修整的時(shí)間過長，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)量愈來愈低。

2.4 砂輪動(dòng)平衡效果

就砂輪來說，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)過靜平衡試驗(yàn)檢測，由于靜平衡實(shí)驗(yàn)檢測具有一定的局限性，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，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于集中的目的。在高精度齒輪磨齒過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，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.