風(fēng)電齒輪箱的維修工藝

楊斌　王文濤

摘 要：隨著近年來國家大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電事業(yè)，全國新增機(jī)組和發(fā)電容量都不斷提高，其中風(fēng)電齒輪箱作為故障率較高的部件正受到廣大業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，箱體又是齒輪箱最為重要的零件之一，箱體的好壞直接影響整個(gè)齒輪箱的可靠度。針對(duì)下塔維修的齒輪箱箱體如何有效、快速、可靠的修理，我們需要有一套完善的方法，以便能快速解決塔下維修周期。

關(guān)鍵詞：齒輪箱箱體；熱噴涂；補(bǔ)焊

中圖分類號(hào)：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

齒輪箱箱體的修復(fù)手段有很多種，但是需要針對(duì)箱體的損壞程度來確定維修方法，維修方法不當(dāng)可能會(huì)使箱體難以還原。下面就列舉幾種箱體維修的方法：

1 風(fēng)電齒輪箱具體維修方法

1.1 維修標(biāo)準(zhǔn)快速判

1.1.1 目測箱體是否有裂紋、變形等缺陷，如有先用磁粉著色探傷，看看裂紋的延伸長度，如果只是局部微小裂紋則可以進(jìn)行補(bǔ)焊處理，處理后再進(jìn)行退火去應(yīng)力；一旦裂紋穿透箱體或軸承孔，則箱體將無法修復(fù)。

1.1.2 檢查箱體上的螺紋孔，方法是用相同型號(hào)的絲錐過一遍孔，然后用螺紋規(guī)檢測，止端旋入不應(yīng)超過兩圈。

1.1.3 主軸軸承座孔偏載磨損深度>0.05mm，<2mm，面積占孔壁85%以下，采用等離子熱噴涂或者補(bǔ)焊堆焊再機(jī)械加工。

1.1.4 箱體孔偏載磨損、拉劃傷、擠壓傷深度>2mm面積占孔壁10%以上，采用配加工鑲套，箱體有裂紋及各個(gè)孔嚴(yán)重磨損變形，目前條件下報(bào)廢不能修復(fù)，風(fēng)險(xiǎn)大無利用價(jià)值。

1.2 風(fēng)電齒輪箱維修的具體方法

1.2.2 軸承孔放孔鑲套修復(fù)法

鑲套修復(fù)是零部件修理修復(fù)方式方法中所能達(dá)到最大修補(bǔ)厚度的方法，理論上只要強(qiáng)度剛度允許，可以到幾何尺寸限度內(nèi)的最大厚度。因此此方法適用于軸承孔變形或磨損較嚴(yán)重的情況（變形量超過2mm）。但是我們應(yīng)該先考慮軸承孔的強(qiáng)度是否滿足要求，因?yàn)榇朔椒ㄒ葘⒆冃翁幖庸さ簦话銌芜吋庸さ?mm～5mm，所以要考慮加工后的孔在強(qiáng)度和剛度上是否依然滿足。按照以往經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)軸承孔直徑大于40mm的時(shí)候才使用此方法進(jìn)行修復(fù)，以保證修復(fù)后軸承孔的強(qiáng)度和剛度仍滿足原有設(shè)計(jì)，其具體步驟如下：

（1） 首先是放孔，即將軸承孔根據(jù)需要加工到嵌套后等同于原設(shè)計(jì)名義尺寸的加工過程，即將直徑擴(kuò)大至原設(shè)計(jì)孔徑加上兩個(gè)套的厚度。鑲套就是將符合齒輪箱強(qiáng)度剛度等各種機(jī)械性能所加工的鋼套嵌入箱體孔中，并加以固定這個(gè)過程。

（2） 箱體和所鑲鋼套機(jī)械加工是零件修復(fù)過程中最基本和最主要的程序，它既可以作為一種獨(dú)立的手段直接修復(fù)不合格零件（主要是孔的各種偏差問題），也可以是和其他方法復(fù)合加工的重要手段。放孔鑲套法是對(duì)較嚴(yán)重?fù)p傷的不合格軸承孔的孔壁進(jìn)行加固并機(jī)械加工，把內(nèi)襯套以合理的過盈量裝在孔內(nèi)，從而恢復(fù)到原來的尺寸的修復(fù)方法。這種方法具有工藝簡單、操作方便和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于零件孔系修復(fù)中。鑲套工件材料要根據(jù)鑲套部位的工作條件進(jìn)行選擇，如在高溫下工作，套的材料應(yīng)與原零件一致，保證二者的熱膨脹系數(shù)相同或相近，保證良好的熱穩(wěn)定性。一般箱體類零件材質(zhì)為鑄鐵-灰鐵或球墨鑄鐵，以母材做套強(qiáng)度不足，所以常選用45或40Gr鋼作為鑲套材料。

（3） 放孔鑲套法用于箱體類零件修復(fù)時(shí)一般多用薄壁襯套，鑲套的過盈量應(yīng)選擇合適。齒輪箱軸承孔鋼套的厚度一般應(yīng)在3mm～10mm，鏜削原孔時(shí)應(yīng)注意留有原孔未損傷部分和臺(tái)肩作為修復(fù)箱體的定位基準(zhǔn)。

（4） 在考慮套的過盈量時(shí)，應(yīng)事先計(jì)算套的強(qiáng)度，比如鑲上去的套能承受最大的壓應(yīng)力是多少，然后判斷該孔隙應(yīng)該需要多大過盈量，當(dāng)套能承受的壓力大于過盈量產(chǎn)生的壓力時(shí)才是合理的設(shè)計(jì)方案。如果盲目地選擇過盈量，選的過大會(huì)使套壓壞，過盈量過小會(huì)使套松動(dòng)失效。所以，箱套過程中選擇合適的過盈量是這種修理方法的關(guān)鍵。根據(jù)軸和孔的公稱直徑計(jì)算并確定軸、孔間的過盈量。對(duì)于鑲套的壁厚，一般至少應(yīng)大于3mm，實(shí)際應(yīng)用中一般根據(jù)實(shí)際情況，一般在5 mm～10mm。并且注意留有鏜削余量2mm以上。一般鑲套的過盈量可分為輕、中、重及特種4種情況，其具體過盈量如下：

（5） 輕型配合的過盈量為≤0.0025mm，此配合只用于扭矩或軸向力很小的場合。如果受到力較大時(shí)，需另加緊固件或焊牢；中型配合相對(duì)過盈量為0.005，此配合比輕型配合過盈量大一倍，能承受一定的轉(zhuǎn)矩和沖擊載荷，受力較大時(shí)需加緊固件固定；重型配合相對(duì)過盈量0.01；特重型配合相對(duì)過盈量為大于0.01，可承受很大的轉(zhuǎn)矩和沖擊載荷，可以不加緊固件。

1.2.3 軸承孔補(bǔ)焊堆焊修復(fù)法

此方法適用于軸承孔位偏載造成變形——橢圓、錐孔、斜孔以及嚴(yán)重拉劃傷和磨損總量不能超過2mm～3mm。

風(fēng)電齒輪箱箱體一般材料為QT400-18AL 也有用QT600-3球墨鑄鐵，球墨鑄鐵是在熔煉過程中加入一定量的球化劑，使石墨以球狀存在，從而使力學(xué)性能明顯提高。

（1） 球墨鑄鐵的焊接性

球墨鑄鐵的焊接性能很差，它和灰鑄鐵一樣，其焊接工藝主要用于缺陷焊補(bǔ)或舊件修復(fù)。

從理論上講，球墨鑄鐵比灰鑄鐵還難焊接，因?yàn)榍蚰T鐵屬于高強(qiáng)度鑄鐵，它的焊接接頭在焊補(bǔ)重熔時(shí)不僅要求碳的石墨化，還要保證石墨呈球狀（即球化），這在焊接條件下是很難完成的。因此，球墨鑄鐵接頭經(jīng)焊接后，一般很難達(dá)到與母材的強(qiáng)度或塑性相等的要求。

（2） 球墨鑄鐵電弧補(bǔ)焊

采用Z238或Z238sncu焊條，焊條為低碳鋼芯、強(qiáng)石墨化的鑄鐵焊條，由于加入一定量的球化劑或錫銅強(qiáng)化元素，使熔敷金屬中的石墨在緩冷過程中呈球狀析出，力學(xué)性能好，交、直流兩用。由于電弧溫度較高，球化元素氧化、蒸發(fā)嚴(yán)重，給焊縫的穩(wěn)定球化帶來困難，力學(xué)性能很難達(dá)到指標(biāo)。用Z238焊條時(shí)，會(huì)使焊接區(qū)域形成白口、淬硬組織及焊接裂紋。焊接前應(yīng)先做預(yù)熱處理（一般加熱到400℃～700℃）。

鋼芯石墨球化通用鑄鐵焊條補(bǔ)焊：

該種類焊條采用鋼芯，藥皮中加入脫氧元素、孕育劑及少量的球化劑。這種焊條對(duì)水分、空氣和鐵銹等不敏感，球化穩(wěn)定性很高，白口傾向低，焊縫的塑性及抗裂性都較好。對(duì)于剛性較小的部位，可以采用冷焊工藝補(bǔ)焊較長的焊縫或較大的面積，但是，剛性較大的部位應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱或采用加熱減應(yīng)區(qū)法，焊縫的力學(xué)性能較好。

（3） 補(bǔ)焊后修復(fù)

補(bǔ)焊后的箱體需要有內(nèi)應(yīng)力的釋放，因此最好都進(jìn)行退火處理。處理后加工補(bǔ)焊后的軸承孔，由于補(bǔ)焊后孔的圓心已經(jīng)失去，所以需要借助其他手段恢復(fù)軸承孔的圓心。最簡單的方法就是按照與修復(fù)軸承孔同心的孔來找正加工，此外還可以借助圖紙去數(shù)控加工中心還原。還原后的表面光潔度和尺寸公差應(yīng)與原設(shè)計(jì)相符，如檢驗(yàn)不合格應(yīng)重新加工。

1.2.4 其他修復(fù)技術(shù)

其他修復(fù)方法還有熱噴涂、激光熔覆和電刷鍍等。其中熱噴涂又分為：火焰噴涂、等離子噴涂等，這些方法也是比較成熟和有效的修復(fù)手段，可以使工件表面達(dá)到各種性能要求。但是，這些方法比較上面的兩種來說成本會(huì)大大增加，從對(duì)一個(gè)公司的經(jīng)濟(jì)效益來講是要慎重衡量的。所以這里就不展開介紹了。

結(jié)論

上面介紹的兩種方法都是很成熟可靠的維修手段，無論從維修時(shí)間還是維修成本上都有很大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)于報(bào)廢的齒輪箱，如果箱體可以進(jìn)行修復(fù)也是一種節(jié)能減排、變廢為寶的選擇。

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