Page 91 - 理化检验-物理分册2022年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202210019

风电齿轮箱齿轮轴断齿原因

燕友增,孟高强,曹 奇,张 皓,高文香
( 明阳智慧能源集团股份公司,中山 528400 )

摘 要: 某型号风机在运转过程中, 其齿轮箱中的齿轮轴发生断齿。采用宏观观察、 断口分析、
能谱分析、 硬度测试、 金相检验等方法对其断齿原因进行分析。结果表明: 齿轮轴齿部断裂特征为
疲劳断裂, 裂纹源处存在大尺寸 B 类氧化铝夹杂物, 引起该处明显的应力集中, 导致齿轮轴发生断
齿。最后提出了整改措施, 经过整改后, 该风机齿轮轴未出现断齿现象。

关键词: 风电齿轮箱;齿轮轴;断齿;疲劳断裂;大尺寸夹杂物

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 10-0075-04

Reasonsfor g earshafttoothbreaka g eofwindturbine g earbox

,
,
YANYouzen g MENGGao q ian g CAOQ i , ZHANGHao , GAO Wenxian g

( Min gy an gSmartEner gyGrou pCo. , Ltd. , Zhon g shan528400 , China )

Abstract : Durin g theo p erationofacertaint yp eoffan , the g earshaftinthe g earboxhadbrokenteeth.The

causesoftoothbreaka g ewereanal y zedb y macrosco p icobservation , fractureanal y sis , ener gys p ectrumanal y sis ,

hardnesstestandmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshowthatthefracturecharacteristicsoftheg earshaft

werefati g uefracture.Therewerelar g e-scaleB-t yp ealuminainclusionsatthecracksource , whichcausedobvious

stressconcentration , andledtothebrokentoothoftheg earshaft.Finall y , therectification measureswerep ut

forward.Afterrectification , therewasnobrokentoothinthefang earshaft.

Ke y words : windturbineg earbox ; g earshaft ; toothbreaka g e ; fati g uefracture ; lar g esizeinclusion
齿轮轴是风电齿轮箱的核心部件, 一端用来啮
合齿轮, 另一端用来过盈装配大齿轮, 其承受的弯曲
应力较大, 在使用过程中容易发生断齿。齿轮轴的
材料为 18CrNiMo7-6 钢, 其 一 般 的 生 产 工 艺 流 程
为: 炼钢 → 锻造 → 锻后正回火 → 粗加工 → 渗碳淬火
→ 精加工。某风电齿轮箱在运转了约 10 个月后, 其

齿轮轴发生断齿, 齿轮轴结构示意及断齿的齿轮轴
宏观形貌如图 1 所示。笔者采用一系列理化检验方
法对该齿轮轴的断齿原因进行分析。

1 理化检验

1.1 宏观观察
用线切割的方式对齿轮轴断齿部分进行切割取
样 , 断齿的宏观形貌如图 2 所示 。 整个齿轮 轴 只 有

收稿日期: 2022-07-07
作者简介: 燕友增( 1983- ), 男, 工程师, 主要从事金属材料热处 图 1 齿轮轴结构示意及断齿的齿轮轴宏观形貌
理方向的研究工作, y an y ouzen g @163.com
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