風電轉盤軸承溝道軟帶打磨工藝及檢測技術

柳書敏

(瓦房店軸承集團 精密轉盤軸承有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300)

風電轉盤軸承的設計使用壽命超過20年，軸承的承載能力和溝道精度直接影響其使用壽命，一旦軸承溝道產生嚴重磨損，甚至出現疲勞剝落，軸承的承載能力和運轉精度將極速下降，極易出現軸承間歇性卡死、運轉噪聲等，導致軸承快速失效，風機無法正常運轉，甚至造成軸承傾覆等重大事故[1]。國內非常重視風機零部件國產化，但隨之而來的質量問題也層出不窮，因此仍需要對風電轉盤軸承的各項技術進行深入研究。其中，對風電轉盤軸承(四點接觸球軸承)溝道表面感應淬火軟帶進行機械自動打磨及溝道軟帶打磨深度的定量檢測是一項較為實用的技術。

1 轉盤軸承溝道淬火軟帶機械自動打磨工藝

1.1 溝道淬火軟帶打磨的重要性

按目前的工藝方法，風電轉盤軸承溝道中頻感應淬火工藝不可避免地會出現淬火軟帶，轉盤軸承溝道淬火硬度一般要求為55～62 HRC，而淬火軟帶的硬度一般僅略高于基體硬度，為35 HRC左右。工作時，當鋼球滾動經過溝道時將產生較大的作用力，而溝道軟帶抵抗輾壓的能力弱，在長時間的交變載荷作用下，淬火軟帶將最先失效，因此，淬火軟帶是整個軸承溝道中最薄弱的區域。為減少軸承在承載時對軟帶的不良影響，需要對軟帶進行打磨。

1.2 溝道淬火軟帶打磨曲線

溝道淬火軟帶打磨曲線如圖1所示，其是由2個過渡區域與1個主體打磨區域組成的平滑曲線。

圖1 溝道淬火軟帶打磨曲線

溝道淬火軟帶打磨總長度因套圈結構是否有堵球孔而不同，根據國內外風電轉盤軸承設計經驗，對于沒有堵球孔的套圈，其總打磨長度為鋼球直徑的2倍；對于有堵球孔的套圈，其總打磨長度為鋼球直徑的3倍，可更好地保證溝道軟帶打磨的效果。溝道淬火軟帶主體打磨深度為0.2～0.4 mm，過渡區域打磨深度約為主體打磨深度的一半，并與軟帶以外不需打磨的溝道平滑過渡，避免出現急速下降或上升的尖點，否則不僅不能有效地保證溝道軟帶的承載能力，還易造成尖點處因應力集中而導致過早失效，這是溝道軟帶打磨時應注意的關鍵點。

1.3 溝道淬火軟帶機械自動打磨工裝

設計的風電轉盤軸承溝道淬火軟帶機械自動打磨工裝如圖2所示，其主要由數控立式磨床、砂輪軸、專用磨具、曲柄滑塊定位機構4部分組成。

圖2 溝道淬火軟帶機械自動打磨裝置結構示意圖

溝道淬火軟帶機械自動打磨裝置設計原理為：通過曲柄滑塊定位機構帶動待打磨套圈在以溝道軟帶為中心位置的一定范圍內做定向往復運動，砂輪軸帶動專用磨具做自身旋轉運動和徑向進給運動，并輔助以冷卻系統及磨削控制系統，通過嚴格控制磨削進給量和澆注高壓冷卻液，防止磨削過程中產生燒傷。通過調整行程開關位置，將劃線的軟帶中間部位與調整好的底座對應的套圈位置對齊。磨削時根據砂輪相對于溝道的軸向位置進行適當調整,保證溝道上、下半弧磨削均勻，每次進給后產品需運行2個往復打磨，然后再進行下一次進給，磨量為0.06～0.07 mm時需修整砂輪。砂輪轉速為1 500～2 500 r/min，砂輪進給量為0.005 mm(每個往復)。

2 轉盤軸承溝道淬火軟帶打磨檢測技術

2.1 檢測項目及檢具

溝道軟帶打磨檢測項目及檢具見表1。

表1 溝道軟帶打磨檢測項目及檢具

2.2 溝道軟帶打磨深度測量儀

溝道軟帶打磨深度檢測為軟帶打磨檢測中的關鍵項目，精確定量地檢測出軟帶打磨深度是判定溝道軟帶打磨是否合格的重要指標。溝道軟帶打磨深度的檢測要能夠全面反應整個溝道軟帶打磨區域的深度變化趨勢，其檢測方向需位于溝道接觸點附近，且需要實現在溝道法向方向的檢測，以保證檢測結果的科學性和準確性。

2.2.1 測量儀的設計原理

設計的溝道軟帶打磨深度測量儀如圖3所示，以套圈端面為定位面，沿套圈徑向精確移動、定位，配合磁力表座及千分表對溝道軟帶打磨深度進行檢測。將磁力表座吸附在可移動的定位裝置上，調整千分表表尖位置于溝道接觸點附近，移動定位檢測裝置，帶動磁力表座及千分表從溝道軟帶的一側(起點)勻速移至另一側(終點)，千分表示值即為整個溝道打磨區域的打磨深度變化量。

圖3 溝道軟帶打磨深度測量儀

2.2.2 溝道軟帶打磨質量的檢測方法

用鋼板尺檢測出軟帶打磨區域的總長度及過渡區長度；目測、手感檢查溝道軟帶打磨表面應光滑無缺陷，并用粗糙度對比樣塊進行對比檢查；將溝道軟帶深度測量儀放置于待檢測部位，以套圈基準端面為定位面，將千分表指針調整到待檢測溝道的接觸點附近，表尖垂直溝道，對好表后從待檢部位的一端沿套圈外徑輕輕地平穩滑動，依套圈外徑上的白色標記線邊滑動邊觀察軟帶打磨區域及過渡區域的千分表示值變化。

3 結束語

風電轉盤軸承溝道淬火軟帶打磨裝置及溝道軟帶打磨深度檢測儀的研制，實現了風電轉盤軸承溝道淬火軟帶的機械自動打磨和精確檢測，具有打磨質量穩定高效，檢測評價技術定量精準等優點。