風(fēng)電軸承的設(shè)計(jì)與制造(中)

目前世界上風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承套圈制造材料大多用42CrMo4, 其具有良好的低周疲勞特性。按照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承的套圈通常采用42CrMo制造,傳動(dòng)系統(tǒng)套圈一般采用ZGCr15或ZGCr15SiMn制造,坯件可鍛制而成。

轉(zhuǎn)盤軸承制造的一般工藝流程包括:粗車轉(zhuǎn)盤軸承套圈內(nèi)外直徑、端面及止口,無(wú)齒圈鉆削堵塞孔、錐銷孔,半精車滾道,齒圈粗加工,熱處理,齒圈精加工,精車轉(zhuǎn)盤軸承套圈端面、滾道、止口、密封槽等,鉆削轉(zhuǎn)盤軸承安裝孔及無(wú)齒圈注油孔,滾道精加工(磨削),裝配。

轉(zhuǎn)盤軸承的主要技術(shù)性能指標(biāo)有:滾道表面硬度及淬硬層深度,滾道與滾動(dòng)體曲率比,滾道接觸角,安裝孔的位置度,齒輪中頻淬火硬度及淬硬層深度。其中除了硬度及淬硬層深度參數(shù),其余的參數(shù)都與機(jī)加工質(zhì)量有關(guān)。車削和磨削是轉(zhuǎn)盤軸承加工中運(yùn)用最多的加工手段,車削滾道和磨削滾道(或精車代磨)是決定轉(zhuǎn)盤軸承制造質(zhì)量的關(guān)鍵工序,轉(zhuǎn)盤軸承接觸角、滾道中心直徑、間隙的控制也都依賴于這兩道工序。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,現(xiàn)在的轉(zhuǎn)盤軸承車、磨設(shè)備大都是數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工工藝參數(shù)的優(yōu)化是保證轉(zhuǎn)盤軸承制造幾何質(zhì)量的關(guān)鍵。設(shè)備本身的誤差對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承的加工質(zhì)量影響也非常大,往往需要進(jìn)行軟件補(bǔ)償。數(shù)控立車在加工轉(zhuǎn)盤軸承滾道時(shí),其非線性幾何誤差對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承的接觸角、滾道開口、滾道型面都有非常大的影響。滾道一般是仿形磨削,砂輪的幾何參數(shù)將直接復(fù)制到滾道上,直接決定了滾道與滾動(dòng)體的曲率半徑比,因此砂輪的選用非常重要。轉(zhuǎn)盤軸承滾道截面間隙對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力影響非常大,砂輪既已選定,對(duì)間隙起決定影響的就是轉(zhuǎn)盤軸承滾道磨削進(jìn)給量。另外,由于磨削一般安排在滾道熱處理后,因此磨削進(jìn)給時(shí)還必須考慮淬硬層深度,如果磨削量太大,就很有可能使淬硬層深度不足,但是考慮到支承圈在熱處理后應(yīng)力釋放的變形,精加工余量又不能留得太小,同時(shí)精加工余量的留取又直接關(guān)系到生產(chǎn)效率和加工精度,因此這一對(duì)矛盾在編制工藝時(shí)必須要謹(jǐn)慎考慮。

承圈的熱處理包含支承圈的整體正火和調(diào)質(zhì)、滾道淬火、齒面淬火。由于轉(zhuǎn)盤軸承在實(shí)際使用過(guò)程中的損壞98%來(lái)自滾道的損壞,因此滾道淬火質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力和使用壽命影響很大。轉(zhuǎn)盤軸承滾道的熱處理參數(shù)主要有:表面淬火硬度、淬硬層深度。轉(zhuǎn)盤軸承滾道表面淬火硬度對(duì)其承載能力影響很大,標(biāo)準(zhǔn)中通常以滾道表面硬度55HRC的轉(zhuǎn)盤軸承靜載荷為額定靜載荷,一般要求滾道表面硬度能達(dá)到55～62HRC。

除了靜載荷能力,滾道表面淬火硬度對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承的動(dòng)載荷(壽命)也有相當(dāng)大的影響,式反映了滾道表面淬火硬度對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承壽命的影響。足夠的淬硬層深度h是滾道不發(fā)生剝落的重要保證,如果淬硬層深度不足,導(dǎo)致滾道表面以下較軟,很有可能發(fā)生滾道壓潰現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)定義轉(zhuǎn)盤軸承淬硬層深度為表面到48HRC的深度,國(guó)外一般認(rèn)為淬硬層深度為表面到50HRC的深度。轉(zhuǎn)盤軸承在制造時(shí)往往會(huì)忽略支承圈心部硬度,較高的心部硬度是滾道抗壓潰能力的重要保障,國(guó)外一般認(rèn)為大于110%h深度即算作滾道的心部。目前還沒(méi)有轉(zhuǎn)盤軸承滾道淬硬層深度和心部硬度的無(wú)損檢測(cè)方法,制造時(shí)主要依靠設(shè)備來(lái)保證。因?yàn)榻佑|橢圓尺寸取決于載荷和接觸體直徑,所以制造時(shí)淬硬層深度h也應(yīng)根據(jù)滾動(dòng)體直徑d制定。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的淬硬層深度。