1.5 MW風(fēng)機(jī)變槳軸承齒加工工藝參數(shù)的優(yōu)化

王高峰，張亞平，康正坡，李建東

(洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，變槳軸承安裝在葉片與輪轂之間，當(dāng)外界風(fēng)力風(fēng)速發(fā)生改變時(shí)，變槳軸承在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)葉片角度的改變。為了提高齒的接觸強(qiáng)度，通常進(jìn)行齒面淬火處理。然而由于齒淬火后引起內(nèi)圈及齒的收縮變形，齒公法線長(zhǎng)度發(fā)生變化，出現(xiàn)成品公法線長(zhǎng)度超差的現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于齒輪及其材料的熱處理變形進(jìn)行了一些研究[1-5]。文獻(xiàn)[1]對(duì)18Cr2Ni4W材料制造的行星齒輪、太陽(yáng)輪、直齒輪和斜齒輪尺寸變化規(guī)律進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[2]對(duì)20CrMoH鋼在連續(xù)爐中稀土滲碳對(duì)變形的影響進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[3]對(duì)淬火過(guò)程中的溫度、組織與應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究；文獻(xiàn)[4]對(duì)提高大直徑滲碳淬硬齒輪公法線的合格率進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[5]對(duì)數(shù)值模擬在大模塊及軸承鋼淬火中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。但對(duì)大尺寸風(fēng)電軸承齒面淬火變形的研究較少。為了提高產(chǎn)品合格率，下文以某型號(hào)1.5 MW風(fēng)機(jī)所采用的033.40.1900.03變槳軸承為例，研究該型號(hào)變槳軸承公法線長(zhǎng)度變化規(guī)律，并對(duì)齒加工工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 傳統(tǒng)工藝參數(shù)

傳統(tǒng)齒加工工藝為：粗銑齒→精插齒→齒淬火。傳統(tǒng)工藝參數(shù)根據(jù)生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)，確定精插齒后公法線長(zhǎng)度范圍為[576.950，577.135]。但由于齒根、齒面淬火，引起內(nèi)圈及齒的收縮變形量難以靠經(jīng)驗(yàn)精確確定，依然存在成品公法線長(zhǎng)度超差現(xiàn)象。為了對(duì)超差現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量記錄：在精插齒后，每件產(chǎn)品測(cè)量一處公法線長(zhǎng)度，并標(biāo)記測(cè)量位置；齒淬火后，在相同位置測(cè)量成品公法線長(zhǎng)度，共測(cè)量30件，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 傳統(tǒng)工藝參數(shù)公法線長(zhǎng)度

2 結(jié)果分析

由表1可知，成品公法線長(zhǎng)度比精插齒后公法線長(zhǎng)度有減小趨勢(shì)，按照傳統(tǒng)工藝參數(shù)加工，成品零件公法線長(zhǎng)度合格率為80%。為了具體分析成品公法線長(zhǎng)度與精插齒后公法線長(zhǎng)度的函數(shù)關(guān)系，采用單因素回歸模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，單因素回歸模型為

(1)

應(yīng)用SPSS軟件[6]，以精插齒后公法線長(zhǎng)度作為自變量x，成品公法線長(zhǎng)度作為因變量y，對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程為

(2)

回歸系數(shù)和方程顯著性檢驗(yàn)見(jiàn)表2和表3?；貧w系數(shù)顯著水平(t檢驗(yàn))為0.000，回歸方程顯著水平(F檢驗(yàn))為0.000，方程和系數(shù)均顯著，表明(2)式具有較高精度。

表2 回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表

表3 回歸方程顯著性檢驗(yàn)表

3 改進(jìn)后工藝參數(shù)

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

對(duì)采用新工藝參數(shù)后的5件產(chǎn)品(隨機(jī)抽選)進(jìn)行測(cè)量，成品零件公法線長(zhǎng)度全部合格，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 新工藝參數(shù)公法線長(zhǎng)度

4 結(jié)束語(yǔ)

齒淬火引起套圈和齒的收縮變形，可能導(dǎo)致成品公法線長(zhǎng)度的減小，利用SPSS軟件對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立了公法線長(zhǎng)度變化的數(shù)學(xué)模型，確定了合理的精插齒公法線長(zhǎng)度的工藝參數(shù)，提高了產(chǎn)品合格率。