风电转盘轴承沟道软带打磨工艺及检测技术

柳书敏

(瓦房店轴承集团 精密转盘轴承有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300)

风电转盘轴承的设计使用寿命超过20年，轴承的承载能力和沟道精度直接影响其使用寿命，一旦轴承沟道产生严重磨损，甚至出现疲劳剥落，轴承的承载能力和运转精度将极速下降，极易出现轴承间歇性卡死、运转噪声等，导致轴承快速失效，风机无法正常运转，甚至造成轴承倾覆等重大事故[1]。国内非常重视风机零部件国产化，但随之而来的质量问题也层出不穷，因此仍需要对风电转盘轴承的各项技术进行深入研究。其中，对风电转盘轴承(四点接触球轴承)沟道表面感应淬火软带进行机械自动打磨及沟道软带打磨深度的定量检测是一项较为实用的技术。

1 转盘轴承沟道淬火软带机械自动打磨工艺

1.1 沟道淬火软带打磨的重要性

按目前的工艺方法，风电转盘轴承沟道中频感应淬火工艺不可避免地会出现淬火软带，转盘轴承沟道淬火硬度一般要求为55～62 HRC，而淬火软带的硬度一般仅略高于基体硬度，为35 HRC左右。工作时，当钢球滚动经过沟道时将产生较大的作用力，而沟道软带抵抗辗压的能力弱，在长时间的交变载荷作用下，淬火软带将最先失效，因此，淬火软带是整个轴承沟道中最薄弱的区域。为减少轴承在承载时对软带的不良影响，需要对软带进行打磨。

1.2 沟道淬火软带打磨曲线

沟道淬火软带打磨曲线如图1所示，其是由2个过渡区域与1个主体打磨区域组成的平滑曲线。

图1 沟道淬火软带打磨曲线

沟道淬火软带打磨总长度因套圈结构是否有堵球孔而不同，根据国内外风电转盘轴承设计经验，对于没有堵球孔的套圈，其总打磨长度为钢球直径的2倍；对于有堵球孔的套圈，其总打磨长度为钢球直径的3倍，可更好地保证沟道软带打磨的效果。沟道淬火软带主体打磨深度为0.2～0.4 mm，过渡区域打磨深度约为主体打磨深度的一半，并与软带以外不需打磨的沟道平滑过渡，避免出现急速下降或上升的尖点，否则不仅不能有效地保证沟道软带的承载能力，还易造成尖点处因应力集中而导致过早失效，这是沟道软带打磨时应注意的关键点。

1.3 沟道淬火软带机械自动打磨工装

设计的风电转盘轴承沟道淬火软带机械自动打磨工装如图2所示，其主要由数控立式磨床、砂轮轴、专用磨具、曲柄滑块定位机构4部分组成。

图2 沟道淬火软带机械自动打磨装置结构示意图

沟道淬火软带机械自动打磨装置设计原理为：通过曲柄滑块定位机构带动待打磨套圈在以沟道软带为中心位置的一定范围内做定向往复运动，砂轮轴带动专用磨具做自身旋转运动和径向进给运动，并辅助以冷却系统及磨削控制系统，通过严格控制磨削进给量和浇注高压冷却液，防止磨削过程中产生烧伤。通过调整行程开关位置，将划线的软带中间部位与调整好的底座对应的套圈位置对齐。磨削时根据砂轮相对于沟道的轴向位置进行适当调整,保证沟道上、下半弧磨削均匀，每次进给后产品需运行2个往复打磨，然后再进行下一次进给，磨量为0.06～0.07 mm时需修整砂轮。砂轮转速为1 500～2 500 r/min，砂轮进给量为0.005 mm(每个往复)。

2 转盘轴承沟道淬火软带打磨检测技术

2.1 检测项目及检具

沟道软带打磨检测项目及检具见表1。

表1 沟道软带打磨检测项目及检具

2.2 沟道软带打磨深度测量仪

沟道软带打磨深度检测为软带打磨检测中的关键项目，精确定量地检测出软带打磨深度是判定沟道软带打磨是否合格的重要指标。沟道软带打磨深度的检测要能够全面反应整个沟道软带打磨区域的深度变化趋势，其检测方向需位于沟道接触点附近，且需要实现在沟道法向方向的检测，以保证检测结果的科学性和准确性。

2.2.1 测量仪的设计原理

设计的沟道软带打磨深度测量仪如图3所示，以套圈端面为定位面，沿套圈径向精确移动、定位，配合磁力表座及千分表对沟道软带打磨深度进行检测。将磁力表座吸附在可移动的定位装置上，调整千分表表尖位置于沟道接触点附近，移动定位检测装置，带动磁力表座及千分表从沟道软带的一侧(起点)匀速移至另一侧(终点)，千分表示值即为整个沟道打磨区域的打磨深度变化量。

图3 沟道软带打磨深度测量仪

2.2.2 沟道软带打磨质量的检测方法

用钢板尺检测出软带打磨区域的总长度及过渡区长度；目测、手感检查沟道软带打磨表面应光滑无缺陷，并用粗糙度对比样块进行对比检查；将沟道软带深度测量仪放置于待检测部位，以套圈基准端面为定位面，将千分表指针调整到待检测沟道的接触点附近，表尖垂直沟道，对好表后从待检部位的一端沿套圈外径轻轻地平稳滑动，依套圈外径上的白色标记线边滑动边观察软带打磨区域及过渡区域的千分表示值变化。

3 结束语

风电转盘轴承沟道淬火软带打磨装置及沟道软带打磨深度检测仪的研制，实现了风电转盘轴承沟道淬火软带的机械自动打磨和精确检测，具有打磨质量稳定高效，检测评价技术定量精准等优点。