風電齒輪微點蝕的成因及齒輪油抗微點蝕性能的評價方法

　　 近幾年來，隨著風力發電行業的快速發展，對長壽命及高可靠性齒輪箱的需求日趨增強，由此引起了對低速重載齒輪傳動中微點蝕現象的深入系統研究。事實上，微點蝕發生在所有的摩擦副表面，但是由于風電機組的變負荷、變風向這種特殊的運行特點，使得風電機組中微點蝕現象更為重視。近些年來，AGMA（美國齒輪制造商協會）、BGA（英國齒輪協會）、NREL（美國可再生能源實驗室）等均針對風電機組齒輪的微點蝕進行了一系列的專題研究，并取得了一定進展。
　　微點蝕，又稱“灰斑”，普遍存在機械設備的摩擦副表面，用肉眼觀察呈現一種發灰的直觀表現（如圖1a），顯微鏡下觀察，會看到齒面呈現坑坑洼洼的現象（如圖1b）。由于實際齒輪表面會沾有潤滑油及灰塵等，所以微點蝕肉眼很難發現。

　　微點蝕主要發生在低速重載齒輪的嚙合過程中。因為這些齒輪齒面間呈邊界潤滑狀態，如圖2所示，在齒面嚙合過程中，兩齒面的波峰發生直接接觸，并在較高的接觸應力和相對摩擦作用下，導致齒面局部溫度升高，物理油膜或化學油膜破裂，進而導致齒面的微小裂紋和微小凹坑。

　　微點蝕問題在風力發電工業中顯得尤為重要，它會影響齒牙的準確性，導致噪音增加和引起振動，從而減少齒輪的使用壽命。風電機組朝著長壽命方向發展，疲勞引起的微點蝕成為風電潤滑油性能評價的重要指標之一。目前評價微點蝕的試驗機有FZG試驗機和MPR試驗機，由于FZG試驗機的齒輪運動形式既有滾動又有滑動，它與實際齒輪的運行狀態最相符，因此通常采用FZG試驗機。抗微點蝕的評定方法得到廣泛認可的是FVA54。該方法是由德國Forschungsvereinigung Antriebstechnik開發的，后被德國著名的傳動設備制造商弗蘭德采用，專門評價工業齒輪油的抗微點蝕能力。奧吉娜化工就采用此方法評價風電齒輪油的抗微點蝕能力。FVA54抗微點蝕方法的優勢在于：（1） 它采用了FZG試驗機，這種試驗機既有滾動又有滑動運動形式，與實際齒輪運動形式最相符。（2）FZG試驗機齒輪的潤滑方式（飛濺潤滑和壓力潤滑）與風電機組齒輪潤滑方式一致。（3）它采用的實驗齒輪材料和表面粗糙度與風機的低速重載齒輪最相近。（4）它的實驗運行時間比較長，整個實驗的運行時間為577h，最能模擬微點蝕發生的條件，因為微點蝕發生在105~106應力循環條件下。