風電增速齒輪箱軸承套圈滾道波紋度的控制方法

風電行業的快速發展，對風電增速齒輪箱軸承的使用壽命及精度要求不斷提高，公差等級由P0提高到P4或P5，對軸承零件的精度要求也隨之提高。要提高軸承精度，需提高套圈滾道和滾子的波紋度，進而保證軸承的質量，以滿足客戶的需求。因此，主要討論在套圈滾道終磨、酸洗、超精過程中控制滾道波紋度的方法。

1、滾道終磨工序波紋度的控制

1.1 砂輪的控制

在磨削加工過程中，砂輪本身的好壞直接影響滾道波紋度。砂輪內部結合強度的一致性保證了在磨削過程中砂輪表面不會因磨粒脫落不均形成波紋。一般選用磨料為白剛玉，結合劑為陶瓷結合劑的砂輪。

砂輪不平衡對機床造成強迫振動，會使滾道產生波紋度。因此，砂輪的安裝非常重要，安裝前要對砂輪做靜平衡，安裝后要做動平衡。相同加工條件下選用不同粒度的3種砂輪進行驗證，結果見表1。綜合加工質量和生產效率后選用WA80JV砂輪。

表1 3種砂輪的加工效果

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1.2 加工參數的控制

磨削加工過程中，砂輪的轉速與工件主軸的轉速比(砂輪轉速/工件轉速)影響滾道波紋度。轉速比過低會造成滾道波紋度低波段值超差，轉速比過高會造成滾道波紋度高波段值超差，經試驗驗證轉速比應為40~80。

磨削加工過程中，磨削進給量增大，會在砂輪表面與工件之間形成大的磨削抗力，產生振動，使工件表面波紋度變差，因此，要選擇合適的磨削進給量。

砂輪的修整速度和深度以及砂輪的修整頻次也會影響滾道波紋度，砂輪的修整速度過快，深度過深，頻次過低，會導致砂輪表面形狀不好，影響滾道波紋度。

以內徑160 mm圓錐滾子軸承內圈為例,其合理的滾道終磨工序加工參數見表2。

表2 φ160mm圓錐滾子軸承內圈滾道終磨工序加工參數

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2、滾道酸洗工序的控制

套圈在終磨加工結束后，要對滾道進行酸洗檢驗燒傷，傳統的酸洗方法采用高濃度的硝酸，并使用鹽酸進行明化。高濃度的硝酸與滾道表面發生反應，會破壞滾道表面精度，從而影響波紋度檢測。對酸洗工藝進行改進，采用6~10 g/L的低濃度硝酸，并去掉明化工序，能夠有效改善滾道波紋度，并且不影響后工序的加工。

3、滾道超精工序波紋度的控制

3.1 油石厚度

超精過程分為粗超和精超，粗超采用厚度為20 mm的油石去除滾道表面的大波峰，精超采用厚度為8 mm的油石去除粗超造成的小波峰，以達到改善滾道波紋度的目的。

3.2 油石壓力

因高壓力會在滾道表面與油石接觸面間形成抗力，造成滾道波紋度不好。為有效改善滾道表面波紋度，將油石壓力控制在300 N以內。以內徑160mm圓錐滾子軸承內圈為例，其合理的滾道超精工序加工參數見表3。

表3 φ160 mm圓錐滾子軸承內圈滾道超精工序加工參數

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經滾道終磨、酸洗、超精工序的控制，波紋度超差個數與總個數(499個)的百分比見表4，波紋度超差的比例明顯減小。新的波紋度控制方法已經在風電增速齒輪箱軸承加工過程中使用，對控制滾道波紋度效果顯著，產品的加工效率提高。

表4 檢測結果對比

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(運轉世界大國龍騰 龍出東方 騰達天下 龍騰三類調心滾子軸承 劉興邦CA CC E MB MA)

離心壓縮機干氣密封原理與典型故障分析

前言

近年來，隨著人們安全、環保意識的提高，對石油化工及煤化工等能源行業的生產運行提出了更高的要求。據不完全統計，在煉油化工、煤化工、制藥等行業的生產裝置中，因旋轉機械的軸封泄漏引起的安全、環保事故占了非常大的比例，嚴重影響生產裝置長周期、穩定、安全生產運行。因此，解決旋轉機械軸封泄漏問題，特別是大型機組軸封向實現無泄漏、無污染、長壽命及運維費用低發展，已成為業內重要的共識和急需解決的問題。

隨著20世紀60年代末氣體潤滑軸承技術的發展，一種新型的、可靠的、軸封技術——干氣密封應運而生，它是一種氣膜潤滑的流體動、靜壓結合型非接觸式機械密封，具有無介質泄漏、安全可靠、使用壽命長、功耗低等優點，在石油化工、煤化工等工業行業的離心壓縮機等關鍵設備上得到廣泛的應用。

然而在生產運行中，因干氣密封控制系統的設計、選型及運行使用不到位，引起的干氣密封泄漏、失效等故障屢見不鮮。因此依據生產裝置的工藝操作工況及機組的運行情況，設計出一套可靠、合適的干氣密封控制系統，對確保機組的長周期、穩定、安全生產運行起著舉足輕重的作用。

1、干氣密封基本結構及工作原理

1.1 干氣密封基本結構

干氣密封是一種氣膜潤滑的流體動、靜壓結合型非接觸式機械密封。如圖1-1所示，包含有靜環、動環組件(動環)、副密封O形圈、靜密封、彈簧和彈簧座(腔體)等零部件。干氣密封的結構設計特點為在密封端面上開設動壓淺槽,其轉動形成的氣膜厚和流槽槽深均屬微米級,并采用潤滑槽、徑向密封壩和周向密封堰組成密封和承載部分。可以說是開面密封和開槽軸承的結合。

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干氣密封動壓槽有單旋向和雙旋向,一般單旋向為螺旋槽，雙旋向常見有T型槽、樅樹槽和U型槽。如圖1-2所示，單旋向螺旋槽干氣密封不能反轉，反轉則產生負氣膜反力，導致密封端面壓緊，致密封損壞失效。而雙旋向樅樹槽則無旋向要求，正反轉都可以。單向槽相對于雙向槽，具有較大的流體動壓能，產生更大的氣膜反力和氣膜剛度，產生更好的穩定性。

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1.2 干氣密封工作原理

如圖1-3，對于螺旋槽干氣密封，其工作原理是靠流體靜壓力、彈簧力與流體動壓力之間的平衡。當密封氣體注入密封裝置時，使動、靜環受到流體靜壓力的作用。而流體的動壓力只是在轉動時才產生。如圖1-2所示，當動環隨軸轉動時，螺旋槽里的氣體被剪切從外緣流向中心，產生動壓力，而密封堰對氣體的流出有抑制作用，使得氣體流動受阻，氣體壓力升高，這一升高的壓力將撓性安裝的靜環與配對動環分開，當氣體壓力與彈簧力恢復平衡后，維持一最小間隙，形成氣膜，膜厚一般為3-5μm，使旋轉環和靜止環脫離接觸，從而端面幾乎無磨損，同時密封工藝氣體。

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1.3干氣密封的類型

干氣密封基本結構類型有單端面密封、串聯式密封、帶中間迷宮串聯式密封和雙端面密封。

（1）單端面密封

適用于沒有危害、允使微量的工藝氣泄漏到大氣的工況。如N2壓縮機、CO2壓縮機、空氣壓縮機等。

（2）串聯式密封

適用于允許少量工藝氣泄漏到大氣的工況。一般采用兩級串聯布置方式，一級為主密封，二級為備用密封。正常工況下，全部或大部分負荷由主密封承擔，而二級備用密封不承受或承受小部分的負荷和壓力降。泄漏的主密封工藝氣被引入火炬系統燃燒，泄漏的極少量的工藝氣通過二級密封由二級放空引入安全地帶排放。當主密封失效時，二級備用密封起到輔助安全密封的作用，確保工藝氣不大量外漏。

（3）帶中間迷宮的串聯式密封

它的結構特點為在串聯式密封的兩級之間加入迷宮密封結構。其中一級主密封氣為工藝氣，中壓N2為開停機輔助氣；二級密封和中間迷宮間、隔離氣都使用氮氣。當一級主密封失效時，二級密封起到輔助安全阻封和密封作用。適用于易燃、易爆、危險性大、不允許泄漏到大氣中、也不允許阻封氣進入到機內的工況。如氫氣壓縮機、CO壓縮機、乙烯、丙烯壓縮機等。

（4）雙端面密封

雙端面密封適用于沒有火炬條件,不允使工藝氣泄漏到大氣中，但允使阻封氣進入機內的工況。其結構布置相當于面對面布置兩套單端面密封,有時兩個密封共用一個動環。一般采用氮氣作為阻塞氣體，控制阻密封氣（N2）的壓力始終維持在比工?氣體壓力高于0.2～0.3MPa 。