1.5 MW风机变桨轴承齿加工工艺参数的优化

王高峰，张亚平，康正坡，李建东

(洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

在风力发电机组中，变桨轴承安装在叶片与轮毂之间，当外界风力风速发生改变时，变桨轴承在一定范围内产生转动，以实现叶片角度的改变。为了提高齿的接触强度，通常进行齿面淬火处理。然而由于齿淬火后引起内圈及齿的收缩变形，齿公法线长度发生变化，出现成品公法线长度超差的现象。目前，国内学者对于齿轮及其材料的热处理变形进行了一些研究[1-5]。文献[1]对18Cr2Ni4W材料制造的行星齿轮、太阳轮、直齿轮和斜齿轮尺寸变化规律进行了研究；文献[2]对20CrMoH钢在连续炉中稀土渗碳对变形的影响进行了研究；文献[3]对淬火过程中的温度、组织与应力应变进行数值模拟和试验研究；文献[4]对提高大直径渗碳淬硬齿轮公法线的合格率进行了研究；文献[5]对数值模拟在大模块及轴承钢淬火中的应用进行了研究。但对大尺寸风电轴承齿面淬火变形的研究较少。为了提高产品合格率，下文以某型号1.5 MW风机所采用的033.40.1900.03变桨轴承为例，研究该型号变桨轴承公法线长度变化规律，并对齿加工工艺参数进行优化。

1 传统工艺参数

传统齿加工工艺为：粗铣齿→精插齿→齿淬火。传统工艺参数根据生产加工经验，确定精插齿后公法线长度范围为[576.950，577.135]。但由于齿根、齿面淬火，引起内圈及齿的收缩变形量难以靠经验精确确定，依然存在成品公法线长度超差现象。为了对超差现象进行统计分析，对生产的产品进行测量记录：在精插齿后，每件产品测量一处公法线长度，并标记测量位置；齿淬火后，在相同位置测量成品公法线长度，共测量30件，测量数据见表1。

表1 传统工艺参数公法线长度

2 结果分析

由表1可知，成品公法线长度比精插齿后公法线长度有减小趋势，按照传统工艺参数加工，成品零件公法线长度合格率为80%。为了具体分析成品公法线长度与精插齿后公法线长度的函数关系，采用单因素回归模型对数据进行处理，单因素回归模型为

(1)

应用SPSS软件[6]，以精插齿后公法线长度作为自变量x，成品公法线长度作为因变量y，对表1数据进行回归分析，得到回归方程为

(2)

回归系数和方程显著性检验见表2和表3。回归系数显著水平(t检验)为0.000，回归方程显著水平(F检验)为0.000，方程和系数均显著，表明(2)式具有较高精度。

表2 回归系数显著性检验表

表3 回归方程显著性检验表

3 改进后工艺参数

由(2)式可知，要满足图纸所要求的成品公法线长度y在[576.850，577.035]范围内，则精插齿后公法线长度x的取值范围应为[577.011，577.123]。因此，新工艺对精插齿后的公法线长度工艺参数改为[577.011，577.123]。

对采用新工艺参数后的5件产品(随机抽选)进行测量，成品零件公法线长度全部合格，测量数据见表4。

表4 新工艺参数公法线长度

4 结束语

齿淬火引起套圈和齿的收缩变形，可能导致成品公法线长度的减小，利用SPSS软件对实测数据进行处理，建立了公法线长度变化的数学模型，确定了合理的精插齿公法线长度的工艺参数，提高了产品合格率。