Page 84 - 理化检验-物理分册2024年第九期

孟高强，等：风电齿轮箱齿轮损伤原因

表5 齿轮精度检测结果 μm
项目 齿廓总偏差 螺旋线总偏差 单个齿距偏差 齿距累积总偏差 径向跳动
左齿面 5 9 3 12 7
实测值
右齿面 13 9 4 16 7
技术要求 ≤16 ≤13 ±10 ≤36 ≤29

在并网发电到故障停机的过程中，温度一直处于正 引起润滑油量减少，导致油温升高。
常范围内，但齿轮箱的油温有轻微上升现象，原因是 将齿轮箱并网至故障期间的运行数据最大值与
齿轮箱齿面剥落情况加剧，碾压的碎屑进入油路中， 额定值进行对比，结果如表6所示。

表6 运行数据最大值与额定值对比
电机转速 发电机功率 齿轮箱润滑油温度 主轴承温度 二级行星架发电机 二级行星架轮毂侧
项目
－1
/（r · min ） /kW /℃ /℃ 侧轴承温度/℃ 轴承温度/℃
最大值 1 054 4 245 56 42.4 55.2 51.6
额定值 1 054 4 250 65 65 75.0 75.0

2.2 油压分析 接触强度，缩短齿轮的使用寿命，马氏体粗大、残余
[4]
该机组齿轮箱采取三级行星结构，其中 A1 奥氏体含量多会影响齿轮的性能和尺寸稳定性 。
口对应主轴承润滑油压，A2 口对应一级行星润 内氧化层深，说明晶界氧化程度严重，显微裂纹会
滑油压，A3 口对应二级行星润滑油压，A4 口 沿晶界快速扩展。机组在并网发电到故障停机时，
对应三级行星润滑油压。对机组并网以来 A1、 相关温度和压力数据均处在正常范围内，说明运行
A2、A3、A4 润滑口进行油压分析，均在正常压 维护没有明显异常。
力范围内。 4 结论

3 综合分析 三级行星轮齿面发生了严重剥落，三级行星轮

三级行星轮齿面发生了严重剥落，三级太阳轮 齿面硬度、内氧化深度、马氏体级别、残留奥氏体级
和三级内齿圈齿面存在轻微磨损，根据零件损伤类 别等指标不符合设计要求，热处理质量差，降低了齿
型、损伤程度以及齿轮间的相互啮合关系，可以判 面接触强度，缩短了齿轮的使用寿命，渗碳淬火质量
[3]
断三级行星轮首先发生损伤 。三级行星轮齿面接 差是三级行星轮齿面剥落的主要原因。
触、齿根弯曲疲劳强度和极限强度安全系数及胶合
参考文献：
安全系数等指标均满足相关标准要求。该机型齿
轮箱已安装使用几百台，截至目前发生该类问题的 [1] 燕友增，孟高强，曹奇，等．风电齿轮箱齿轮轴断齿原
齿轮箱只有 1 台，因此可以排除因设计不当而导致 因[J]．理化检验(物理分册)，2022，58(10)：75-78．
[2] 任艳艳，王亚强．风机齿轮箱太阳轮花键失效分析研
剥落的可能。三级行星齿轮在自由状态下的加工
究[J]．机械传动，2023，47(11)：117-122．
精度满足图纸要求，说明零件加工没有异常。三级
[3] 朱孝禄，胡炜．机械传动装置基础件失效分析[M]．北
行星轮齿的表面硬度、内氧化深度、马氏体级别、残 京：化学工业出版社，2022．
留奥氏体级别等多项指标均不符合设计要求，说明 [4] 康大韬，叶国斌．大型锻件材料及热处理[M]．北京：
渗碳淬火质量较差。齿面硬度低会降低齿轮齿面 龙门书局，1998．

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