風(fēng)電齒輪箱行星輪軸承跑圈失效論述

沈峰

摘要：本文主要講述了風(fēng)電齒輪箱行星輪軸承跑圈失效的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)對行星輪軸承跑圈造成的后果以及具體的情況開展了分析。風(fēng)電齒輪箱當(dāng)中的行星輪軸承發(fā)生跑圈的情況，會對齒輪箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。通過對上述內(nèi)容分析以及討論，以期將風(fēng)電齒輪箱當(dāng)中行星輪軸承跑圈的情況避免，保證其正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電齒輪箱;行星輪軸承;使用壽命

1 風(fēng)電齒輪箱行星輪風(fēng)電齒輪箱跑圈情況

當(dāng)前，雙饋型齒輪箱是市場當(dāng)中主要的風(fēng)電齒輪箱，其既可以是兩級平行級加一級行星級結(jié)構(gòu)，也可以是一級平行級加兩級行星級結(jié)構(gòu)。在行星輪當(dāng)中，一個最重要的零件就是行星輪軸承，如果行星輪軸承比較可靠，那么整個齒輪箱就可以保持穩(wěn)定。有很多的案例都是在研究齒輪故障，已經(jīng)解決了很多的問題，但是只有很少的案例是針對行星輪軸承來討論的。在二零一五年的時候，在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，逐漸暴露出了齒輪箱軸承跑圈問題。軸承跑圈一般是指軸承的外圈和軸承的軸承座或者軸和軸承的內(nèi)圈間出現(xiàn)了不同幅度的相對位移。在齒輪箱運(yùn)行階段，如果行星齒輪軸承出現(xiàn)跑圈的現(xiàn)象，會對變速箱造成一定的損害，如果情況不是很嚴(yán)重的話，就會對軸承的使用壽命產(chǎn)生影響，但是如果情況比較嚴(yán)重的話，那么就會對整個齒輪箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計可以了解，在十萬臺中國的裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組當(dāng)中，有百分之十以上都會發(fā)生跑圈故障問題，其既可以在雙饋電機(jī)型機(jī)組中出現(xiàn)，而且也有可能在對主傳動系統(tǒng)軸承使用比較少的直驅(qū)機(jī)組當(dāng)中發(fā)生。在國外的廠商當(dāng)中也會有軸承跑圈的問題存在。軸承跑圈問題會帶來較多的損失，將電機(jī)組的運(yùn)行維修成本提高。在將風(fēng)電齒輪箱拆解后，能夠全面了解和掌握一級行星傳動機(jī)構(gòu)失效的誘發(fā)因素，行星輪軸承外圈對行星輪發(fā)生軸向移動，行星輪軸承在一級行星架當(dāng)中將一個環(huán)槽磨出，在將其割開之后，對槽開展檢測工作，槽寬約為十四毫米，槽深約為七十五毫米，其具體情況如表1所示：

2 風(fēng)電齒輪箱行星輪軸承跑圈分析

2.1 宏觀分析

行星輪的軸承外圈位置發(fā)生了轉(zhuǎn)移，可以從拆除的軸承外圈看出來圓柱段和軸承外圈的滾珠擋邊產(chǎn)生了斷裂的情況，這樣就無法定位軸承的外圈。在擋邊的圓角處，裂紋的源頭一般會在斷口位置具有比較明顯的疲勞擴(kuò)展區(qū)，同時在行星輪軸承內(nèi)外壁會出現(xiàn)不同程度的磨損現(xiàn)象，在外壁會出現(xiàn)明顯的軸向滑動痕跡，在內(nèi)壁滾珠也會出現(xiàn)比較明顯的軸向竄動痕跡。從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)行星輪軸承失效的原因如下：（1）行星輪軸承外圈擋邊所產(chǎn)生的疲勞強(qiáng)度無法對這種多重疲勞的作用承受，因?yàn)樵趽踹叜?dāng)中的最大受力區(qū)域比較薄，外圈擋邊和圓柱體間過渡圓角比較小，從而出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。（2）在兩個軸承內(nèi)圈間未按照要求安裝隔套，并且在對行星輪銷軸進(jìn)行安裝的時候，可能會導(dǎo)致右邊的軸承內(nèi)圈向左邊移動的情況發(fā)生，所以無法保證軸承軸向的游隙，進(jìn)而出現(xiàn)無軸向游隙工作，誘發(fā)軸承對附加的軸向力承受。在工作的過程當(dāng)中，一旦受熱，可能會導(dǎo)致軸承具有更加惡劣的受力情況。（3）和行星輪軸承的潤滑油孔數(shù)量與潤滑油孔尺寸相結(jié)合，如果潤滑油量達(dá)到每分鐘三十升的時候，潤滑油的值和計算的值大致相同。潤滑油量比較大時，將會加快軸承外圈冷卻，這樣就會在行星輪和軸承外圈間產(chǎn)生比較大的溫差，大大降低了軸承內(nèi)孔和外圈間的過盈量，將軸承外圈打滑的現(xiàn)象加劇。

2.2 微觀分析

通過使用斷口掃描電鏡分析以及化學(xué)成分分析等方法分析軸承外圈失效的地方，對行星輪軸承失效的原因從微觀的方面分析。斷口呈現(xiàn)的是比較規(guī)則的弧形面，在這當(dāng)中會產(chǎn)生比較明顯的疲勞弧線特征，而且在局部呈現(xiàn)出比較典型的放射棱線，其屬于疲勞開裂比較明顯的特征。在對放射棱線的收斂方向進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，裂紋一般是從擋邊凹槽處開始?？梢詮膾呙桦婄R分析當(dāng)中得出，斷口最后的斷裂區(qū)具有比較粗糙的表面，有撕裂棱線存在，其具體情況如表2所示。

3 總結(jié)

綜上，通過研究風(fēng)電齒輪箱行星輪軸承的相關(guān)內(nèi)容，并分析軸承外圈的宏觀結(jié)構(gòu)以及微觀結(jié)構(gòu)，可以將行星輪軸承失效的原因找到。但是這種行星輪系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)偏載的現(xiàn)象沒有辦法避免，所以在對其設(shè)計的過程當(dāng)中，需要對無外圈軸承結(jié)構(gòu)以及柔性銷軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少這些情況的發(fā)生，保證行星輪軸承運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 曾雨田，李金庫，胡云波等.風(fēng)電齒輪箱行星輪軸承跑圈失效分析[J].機(jī)械工程師，2019（04）.

（作者單位：南京高速齒輪制造有限公司）