高速齿轮轴断齿原因分析

王长健

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000）

近年来中国的风电产业蓬勃发展，2011年全国新增装机容量18 GW，居世界第一，但我国风机技术水平同欧美发达国家还存在明显的差距，尤其是关键零部件的先进制造技术水平。风力发电机组一般安装在荒郊、野外、山口、海边等风能较大且周围无遮挡物之处，发电机、齿轮箱等安装在机组塔架之上狭小的机舱内，距地面几十米高，常年受酷暑、严寒和极端温差的影响，工作环境极其恶劣。据世界风力发电网数据，齿轮箱失效占风电装备失效的12%。因此高速齿轮箱系统作为整个风机系统的核心部件，因使用环境极其复杂，其关键零部件（高速齿轮轴、轴承）等制造技术水平是影响风机装备故障的主要因素[1—2]。

材质为17Cr2Ni2MoA的1.0 MW风电齿轮箱高速齿轮轴，质量为71.6 kg，共生产5件，其中4件在安装装配后进行试车试验时发现有断齿现象，导致高速齿轮轴报废，同时导致整个风电齿轮箱的安装调试工作停滞。该齿轮轴的生产工序流程为：炼钢→锻造成坯→第一次机械加工（粗加工）→预备热处理（正回火热处理）→超声波探伤检验→第二次机械加工（半精加工）→渗碳淬火热处理→第三次机械加工（精加工）→安装装配→试车试验。为此，本文通过化学成分分析、齿面宏观外貌观察分析、宏观断口、宏观金相、微观金相、有效硬化层深度测试、扫描电镜试验分析等一系列的理化试验，对该高速齿轮轴断齿原因进行了分析。

1 试验方法

断裂高速齿轮轴原始形貌见图1。……