1.5 MW風機變槳軸承齒加工工藝參數的優化

王高峰，張亞平，康正坡，李建東

(洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

在風力發電機組中，變槳軸承安裝在葉片與輪轂之間，當外界風力風速發生改變時，變槳軸承在一定范圍內產生轉動，以實現葉片角度的改變。為了提高齒的接觸強度，通常進行齒面淬火處理。然而由于齒淬火后引起內圈及齒的收縮變形，齒公法線長度發生變化，出現成品公法線長度超差的現象。目前，國內學者對于齒輪及其材料的熱處理變形進行了一些研究[1-5]。文獻[1]對18Cr2Ni4W材料制造的行星齒輪、太陽輪、直齒輪和斜齒輪尺寸變化規律進行了研究；文獻[2]對20CrMoH鋼在連續爐中稀土滲碳對變形的影響進行了研究；文獻[3]對淬火過程中的溫度、組織與應力應變進行數值模擬和試驗研究；文獻[4]對提高大直徑滲碳淬硬齒輪公法線的合格率進行了研究；文獻[5]對數值模擬在大模塊及軸承鋼淬火中的應用進行了研究。但對大尺寸風電軸承齒面淬火變形的研究較少。為了提高產品合格率，下文以某型號1.5 MW風機所采用的033.40.1900.03變槳軸承為例，研究該型號變槳軸承公法線長度變化規律，并對齒加工工藝參數進行優化。

1 傳統工藝參數

傳統齒加工工藝為：粗銑齒→精插齒→齒淬火。傳統工藝參數根據生產加工經驗，確定精插齒后公法線長度范圍為[576.950，577.135]。但由于齒根、齒面淬火，引起內圈及齒的收縮變形量難以靠經驗精確確定，依然存在成品公法線長度超差現象。為了對超差現象進行統計分析，對生產的產品進行測量記錄：在精插齒后，每件產品測量一處公法線長度，并標記測量位置；齒淬火后，在相同位置測量成品公法線長度，共測量30件，測量數據見表1。

表1 傳統工藝參數公法線長度

2 結果分析

由表1可知，成品公法線長度比精插齒后公法線長度有減小趨勢，按照傳統工藝參數加工，成品零件公法線長度合格率為80%。為了具體分析成品公法線長度與精插齒后公法線長度的函數關系，采用單因素回歸模型對數據進行處理，單因素回歸模型為

(1)

應用SPSS軟件[6]，以精插齒后公法線長度作為自變量x，成品公法線長度作為因變量y，對表1數據進行回歸分析，得到回歸方程為

(2)

回歸系數和方程顯著性檢驗見表2和表3。回歸系數顯著水平(t檢驗)為0.000，回歸方程顯著水平(F檢驗)為0.000，方程和系數均顯著，表明(2)式具有較高精度。

表2 回歸系數顯著性檢驗表

表3 回歸方程顯著性檢驗表

3 改進后工藝參數

由(2)式可知，要滿足圖紙所要求的成品公法線長度y在[576.850，577.035]范圍內，則精插齒后公法線長度x的取值范圍應為[577.011，577.123]。因此，新工藝對精插齒后的公法線長度工藝參數改為[577.011，577.123]。

對采用新工藝參數后的5件產品(隨機抽選)進行測量，成品零件公法線長度全部合格，測量數據見表4。

表4 新工藝參數公法線長度

4 結束語

齒淬火引起套圈和齒的收縮變形，可能導致成品公法線長度的減小，利用SPSS軟件對實測數據進行處理，建立了公法線長度變化的數學模型，確定了合理的精插齒公法線長度的工藝參數，提高了產品合格率。