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风力发电机轴承早期失效的原因

风力发电机及其组件经过精心设计可正常运行20年以上。根据行业标准DIN ISO281的轴承额定寿命计算方法,滚子轴承的寿命与(C1/P)10/3成正比,其中C为轴承额定动载荷,P为工作载荷。基于风力发电机轴承的额定动载荷及其预期工作载荷,轴承应在预期使用寿命内具有高可靠性,但实际上风力发电机齿轮箱轴承往往会在2~11年内失效,主要由高速轴轴承、中速轴轴承和行星轮轴承造成。行星轮轴承失效成为主要问题,与可在塔楼上更换的高速轴和中速轴轴承不同,行星轮轴承的更换需使用起重机拆卸、运输和场外维修齿轮箱。停机期间的收人损失和更换的直接成本大大增加了风力发电的成本,这对化石燃料的需求、CO2排放和能源可持续性具有不利影响。   齿轮箱轴承早期失效不是由于使用的材料不当或设计与实践结合不足,Musial 等人得出结论:对失效***可能的解释是在设计过程中未考虑重要的载荷情况。由于行业标准假设载荷与寿命成反比,因此合理地假设轴承早期失效由难以预测、建模或检测轴承过载所致。暴风、阵风、启停瞬态、电网故障以及风切变对轴承载荷和可靠性均具有重大且不可预测的影响。 齿轮箱内轴承 通过滑动、滚动或两者组合可描述2个接触体之间的摩擦学相对运动。可用滑滚比(SRR)表征滚动体位于从滚动到滑动频谱的某处位置,纯滚动和纯滑动的SRR分别为0和2。滑动往往造成快速且不可预测的磨损,纯滚动接触的失效是滚动接触疲劳的结果,可通过DINISO281进行预测。由于需要拖动力来维持滚动状态,因此在低载荷下风力发电机用圆柱滚子轴承的SRR会增加。Kang等人的结果表明,当C1/P由1增加到2000时,风力发电机用圆柱滚子轴承的SRR会增加一个数量级或更多。也就是说,当额定动载荷比工作载荷大几个数量级时,滑动变得更加普遍。因此,为了防止过度打滑、磨损和不可预期的轴承寿命缩短,许多轴承制造商规定了***小额定载荷。   检验分析表明轴承失效主要是由于过度打滑和磨损造成的麻点、涂抹和白蚀剥落。Gould和Greco认为轴承反作用力不足以提供滚动所需的拖动力。潜在的因素是风速变化引起载荷的可变性,轴承设计时必须考虑轴承承受极端载荷的情况,这种情况显然极少发生。在更常见的风速条件下,当载荷较低时,SRR增加,过度打滑增加了轴承表面损伤的风险。   Guo等人采用仪表传动系统的直接测量结果表明行星传动系统支承了由悬臂转子重量、风切变、偏航及其他潜在因素造成的大部分非扭矩载荷。使用齿轮箱可靠性协作(GRC)标准齿轮箱的机械动力学模型表明非扭矩载荷向行星传动系统的传递主要与行星架圆柱轴承的游隙有关。Guo等人以及Gould和Burris 的独立分析表明在行星架运转的不同阶段,行星传动系统的非扭矩载荷分配同时增加或减少了行星轮轴承反作用力。行星传动系统分配的非扭矩载荷进一步降低了正常风况下已经很小的工作载荷。常见的瞬态事件(如电网故障和阵风)可能使滚动体突然打滑,欠载导致轴承极易损伤。 根据先前的研究,推测风力发电机齿轮箱轴承会由于过载、欠载过度打滑或两者结合而发生失效。尽管许多论文的主题强调风力发电机齿轮箱轴承多数由于过载而失效但通过对失效轴承进行现场检验分析表明,欠载对于行星轮轴承可能更加不利。本文旨在阐明行星传动系统的实际非扭矩载荷分配如何影响行星轮轴承载荷,特别是在过载和.欠载的工况下以及其如何导致行星轮轴承早期失效。 结论与建议 作者研究分析了在实际风况下,典型的风力发电机中GRC标准齿轮箱的行星轮轴承载荷的可能范围。结果表明,无论风速如何,行星传动系统的非扭矩载荷分配都会增加每个转子周期内行星轮轴承反作用力的***大值,并减小反作用力的***小值。在没有行星传动系统非扭矩载荷分配的情况下,行星轮轴承过载仅在风速为13.5 ~ 14.5 m/s下发生,欠载在风速为4 ~5 m/s下发生。通过悬臂转子重量的实际行星传动系统载荷分配,过载下风速扩展到12 ~19 m/s,欠载下风速扩展到4~7 m/s。根据来自美国10个风场已发布风谱的分析,即使考虑到实际的非扭矩载荷分配,***坏情况下行星轮轴承的疲劳寿命至少为42年。10个风场的行星轮轴承平均疲劳寿命为277年。在这相同的10个风场中,预计行星轮轴承每个周期内有40% ~ 70%(平均61% )的时间欠载。在欠载工况下,轴承可能失去拖动力,造成打滑以致轴承表面损伤,涂抹并***终在不可预知的时间失效。此外,打滑过程中发生的表面损伤会缩短疲劳寿命并加速疲劳失效。结果强调需要同时考虑轴承欠载和过载作为行星轮轴承早期失效的重要因素。尽管为减轻打滑,可增加齿轮箱的额定载荷,但这种变化会加剧轴承欠载的发生概率,甚至可能缩短齿轮箱使用寿命。

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轴类零件的材质选择

轴类零件的材质选择   轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所采用的热处理关系密切。  作用:改善切削性能、去除内应力、提高机械性能。 (1)锻造毛坯在机加工前,均需安排正火或退火处理(含碳量大于ω(C)=0.7%的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。   (2)为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处理,一般分两种情况: 毛坯余量大时,调质安排在粗车之后、半精车之前,以 便消除粗车时产生的残余应力。 毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行。 调质处理可获得均匀细致的回火索氏体组织,以***提高轴件的综合机械性能;并为表面淬火做准备,使表面淬火得到均匀致密的硬化层,并且使硬化层的硬度由表面向中心逐渐降低,同时,索氏体组织精加工后表面粗糙度较小。 (3)表面淬火一般安排在精加工阶段之前,半精加工阶段之后,使工作表面获得一定的硬化层,提高零件的耐磨性能。 (4)对精度要求高的轴,在局部淬火后或粗磨之后,还需进行低温时效处理(在160℃油中进行长时间的低温时效),以保证尺寸的稳定。 (5)渗氮处理。常用材料为氮化钢38GrMoAl。需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质的质量要求也很严格,不仅要求调质后索氏体组织要均匀细化,而且要求离表面0.8~0.10mm层内铁素体含量不超过ω(C)=5%,否则会造成氮化脆性而影响其质量。

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加工工艺的概括

加工工艺的概括 一、生产过程和工艺过程  生产过程是指从原材料(或半成品)制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存,生产的准备,毛坯的制造,零件的加工和热处理,产品的装配、及调试,油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛,现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产,将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化,使企业更具应变力和竞争力。  在生产过程中,直接改变原材料(或毛坯)形状、尺寸和性能,使之变为成品的过程,称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接;改变材料性能的热处理[1];零件的机械加工等,都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。  工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点,对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者,而且工序的内容是连续完成的。其工艺过程可以分为以下两个工序:  工序1:在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角;  工序2:在钻床上钻6个小孔。  在同一道工序中,工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序,称为安装。在工序1中,有两次安装。***次安装:用三爪卡盘夹住 外圆,车端面C,镗内孔,内孔倒角,车外圆。第二次安装:调头用三爪盘夹住外圆,车端面A和B,内孔倒角。   二、生产类型  生产类型通常分为三类。   1.单件生产 单个地生产某个零件,很少重复地生产。   2.成批生产 成批地制造相同的零件的生产。   3.大量生产 当产品的制造数量很大,大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。  拟定零件的工艺过程时,由于零件的生产类型不同,所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等,都有很大的不同。   三、加工余量  为了加工出合格的零件,必须从毛坯上切去的那层金属的厚度,称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度,称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量,称为总余量,等于相应表面各工序余量之和。  在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷,如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层,锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹,切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。  加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大,不仅增加了机械加工的劳动量,降低了生产率,而且增加了材料、工具和电力消耗,提高了加工成本。若加工余量过小,则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差,又不能补偿本工序加工时的装夹误差,造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下,使余量尽可能小。一般说来,越是精加工,工序余量越小。   四、基准  机械零件是由若干个表面组成的,研究零件表面的相对关系,必须确定一个基准,基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能,基准可分为设计基准和工艺基准两类。   1.设计基准  在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准,称为设计基准。如轴套零件,各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线,端面A是端面B、C的设计基准,内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。   2.工艺基准  零件在加工和装配过程中所使用的基准,称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。   (1)装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准,称为装配基准。   (2)测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准,称为测量基准。内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准;表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准。   (3)定位基准 加工时工件定位所用的基准,称为定位基准。作为定位基准的表面(或线、点),在***道工序中只能选择未加工的毛坯表面,这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准,这种定位表面称精基准。   五、拟定工艺路线的一般原则  机械加工工艺规程的制定,大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线,然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的,应进行综合分析。  工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局,主要任务是选择各个表面的加工方法,确定各个表面的加工顺序,以及整个工艺过程中工序数目的多少等。  拟定工艺路线的一般原则如下。   1、先加工基准面  零件在加工过程中,作为定位基准的表面应首先加工出来,以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。   2、划分加工阶段  加工质量要求高的表面,都划分加工阶段,一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量;有利于合理使用设备;便于安排热处理工序;以及便于时发现毛坯缺陷等。   3、先孔后面对于箱体

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刀具的选择

刀具的选择 一、刀具材料应具备的特性:刀具的材料必须具备硬度高、耐磨性好,还要有很高的强度和韧性,此外,还必须具有良好的热稳定性。不仅如此,刀具材料还须具有良好的热物理性能,能承受较大的热冲击。  人们选用刀具材料时,往往还希望它们具有良好的加工工艺性和成本较低等性能。  目前刀具材料用的***多的是高速钢和硬质合金;  碳素工具铜、合金工具钢适于一些切削要求不高及切削速度低的场合,以克服其耐热性差的缺点;  陶瓷,金刚石、立方氯化硼则适用的场合更加有限。  实际上,新的刀具材料的发展速度越来越快,刀具的切削性能越来越得到提高,理想的刀具材料应该同时具有金刚石的高硬度高耐磨、立方氮化硼或陶瓷的高热稳定性和、硬质合金的高强度,高抗弯、冲击能力强等综合性能  。下面介绍一下常用的刀具材料。  高速钢:按照用途可分为通用型高速钢和高性能高速钢;按照制造工艺可以分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 通用型高速钢按照其含钨量的不同,进一步分为钨系、钨钼系、组系三类高速钢。其中钨系高速钢***常用的W18Cr4V,含钨18%,含铬4%,含钒1%,具有较好的综合性能,可以用于制造多种复杂的刀具。其优点是:含钒量较少,磨加工性较好,淬火时过热倾向小,温度较高时切削性能也较好。缺点:韧性和抗冲击性能极差,不能做成大截面,钨市场价格相对较贵,***了它的发展。钨钼系高速钢如果(W+1.4~1.5Mo)=12%~13%时,对其强度和韧性具有有利影响,且不会破坏热稳定性。其典型代表为W6Mo5Cr4V2,含钨6%,钼5%,铬4%,钒2%。优点:磨加工性好,韧性较钨系高速钢更好,可以做成大截面,能承受较大冲击。缺点:温度较高时加工性能不如钨系高速钢,淬火温度范围太窄。粉末冶金高速钢是用高压氩气雾化熔融的高速钢钢水,直接得到高速钢粉末,然后在高温高压下制成钢胚,***后锻轧成刀具。优点:品粒细小、均匀,解决了共晶偏析的问题;晶粒细小,表面积较大,顺粒不易脱落,耐磨性好;均匀细小的颗粒使得不会因增加钒的含量而降低其磨加工性:具有高度各同尚性摩人形格刚较高等   二、将陶瓷材料作为刀具,具有成本低、硬度高、耐高温性能好等优点,因此有很好的前景。心瓷刀具材料的主要优点是:高的硬度与耐磨性使其不易受损,刀具耐用度高、刀具寿命高;耐热性很高,在一千多摄氏度高温下还能进行切削,切削速度比硬质合金高:而且高温条件下不易变形,化学稳定性很高;与金属亲和力小即抗粘结扩散能力好,高温条件下也不易被氧化,也不与钢相互作用。因而刀具的粘结、扩散、氧化磨损较少;加工时摩擦系数低,不易产生热量,因而不易粘刀,加工表面质量好。陶瓷刀具对于高硬度、高精度零件或者大件加工特别有效,车削铣削都可适用。陶瓷刀的缺点是:脆性大、韧性低、抗弯强度比硬质合金低,因此为避免承受冲击负荷,以防崩刃与破损,必须选择合适的几何参数与切削用量;;此外,陶瓷刀导热系数比硬质合金的低,热膨胀系数却比硬质合金高,抗热冲击性较差。    

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寻找一种方便的箱体焊接

技术实现要素: 提供一种箱体的焊接方法,以解决现有技术中的箱体的整体性和承载能力相对较差的问题。 提供了一种箱体的焊接方法,箱体由多个基板构成,焊接方法包括:在至少一个基板上设置避让部;对多个基板中的部分基板进行焊接以形成具有开口的基体,基体上具有开设有避让部的基板;穿过避让部将剩余的基板焊接在基体的开口处以形成箱体。 进一步地,多个基板包括封板、盖板、腹板以及堵板,封板上设置避让部,对多个基板中的部分基板进行焊接以形成具有开口的基体具体包括:将盖板和腹板进行组装焊接以形成两端具有开口的筒体;将封板组装在筒体的一端;穿过筒体的另一端将封板焊接在筒体上以形成基体;其中,在形成基体之后,穿过封板上的避让部将堵板焊接在基体的开口处以形成箱体。 进一步地,对多个基板中的部分基板进行焊接以形成具有开口的基体,具体包括:从基体的内部和外部对形成基体的基板进行焊接,以形成具有开口的基体。 进一步地,在穿过避让部将剩余的基板焊接在基体的开口处以形成箱体之后,焊接方法还包括:在箱体外侧对剩余的基板进行焊接。 进一步地,多个基板还包括内封板,在穿过避让部将剩余的基板焊接在基体的开口处以形成箱体后,箱体的焊接方法还包括:将内封板安装在具有避让部的基板上,以对避让部进行封堵。 进一步地,将内封板安装在具有避让部的基板上,以对避让部进行封堵包括:沿着内封板的边缘进行焊接以将内封板盖设在避让部上。 进一步地,将内封板安装在具有避让部的基板上,以对避让部进行封堵包括:在封板上设置衬垫;将内封板组装在封板上的衬垫上,以对避让部进行封堵。 进一步地,避让部包括圆形孔、矩形孔或腰形孔。 应用的技术方案,在对箱体进行焊接时,通过在至少一个基板上设置避让部,当对多个基板中的部分基板进行焊接以形成具有开口的基体之后,能够穿过避让部将剩余的基板焊接在基体的开口处,从而完成对箱体内部所有焊缝的焊接连接。此种配置方式相对于现有技术中采用多块无孔板拼接组装后,采用焊接方式以实现多块无孔板之间的固定连接的方式而言,由于能够实现对箱体内部所有焊缝的焊接连接,从而能够提高箱体的整体性和承载能力。

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花键轴加工方式有那些

花键轴分矩形花键轴和渐开线花键轴两大种类,花键轴中的矩形花键轴应用广泛,而渐开线花键轴用于载荷较大,定心精度要求高,以及尺寸较大的链接。矩形花键轴通常应用于飞机、汽车、拖拉机、机床制造业、农业机械及一般机械传动等装置。由于矩形花键轴多齿工作,所以承载能力高,对中性、导向性不错,而其齿根较浅的特点可以使其应力集中小。另外花键轴的轴与毂强度削弱小,加工比较方便,用磨削方法可以获得较高的精度。渐开线花键轴用于载荷较大,定心精度要求高,以及尺寸较大的链接。其特点:齿廓为渐开线,受载时齿上有径向力,能起自动定心作用,使各齿受力均匀,强度高寿命长,加工工艺与齿轮相同,易获得较高精度和互换性。  花键轴是机械传动一种,和平键、半圆键、斜键作用一样,都是传递机械扭矩的,在轴的外表有纵向的键槽,套在轴上的旋转件也有对应的键槽,可保持跟轴同步旋转。在旋转的同时,有的还可以在轴上作纵向滑动,如变速箱换档齿轮等。   1、结构:在轴的外表有纵向的键槽,套在轴上的旋转件也有对应的键槽,可保持跟轴同步旋转。在旋转的同时,有的还可以在轴上作纵向滑动,如变速箱换档齿轮等。  2、应用举例:在制动器、转向机构。 还有一种是可伸缩的轴,由内外管组成,外管有内齿,内管有外齿,套在一起。使用时在传递旋转扭矩的同时,在长度方向可以伸缩。  3、材质:40Cr5、热处理。淬火 表面硬度HRC45--50

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金属的热处理是什么

1、什么是热处理 将固态金属或合金采取适当方式进行加热,保温一定的时间,以一定的冷却速度冷却以改变其组织,从而获得所需性能的一种工艺方法。 2、热处理的目的是什么 通过适当的热处理工艺改变钢的内部组织结构,来控制相变过程中组织转变的程度和转变产物的形态,从而改善钢的性能。 3、热处理的条件是什么 必须有固态相变转变的合金才可以进行热处理。 4、热处理的工艺过程是什么 (1)加热:临界点+△T值 (2)保温 (3)冷却:临界点- △T值一定冷却速度 5、主要参数有哪些 (1)加热温度T (2)保温时间 t (3)冷却速度V,冷却介质决定冷却速度, 如:水、盐水、碱水、空气 6、按处理阶段及目的可分为哪几种 (1)预处理 目的是消除偏析、内应力,为终热处理或后续的加工获得平衡组织。 (2)末尾处理 作为工件处理的末尾的工序,获得组织。 7、按热处理工艺参数可分为哪几种 (1)普通热处理 这是生产中常用的热处理工艺,如退火、正火、淬火、回火等。这类的热处理一般不会额外的加入其他元素,主要是通过自身组织转变来得到所需要的性能。 (2)化学热处理 这类在热处理在齿轮、轴等耐磨件上会经常用到。工件进行化学热处理时,会在表面一层渗入其他的元素,而对心部的成分不会产生什么影响。一般渗入什么元素,我们就称为渗×处理,如表面渗C、渗N,C、N共渗等。 (3)表面热处理 综合了上述两类热处理的特点,即热处理时不加入其他元素,而且只是针对表面进行的热处理,不影响心部的组织,如表面淬火,但其要求工件的含碳量较高。洛阳宇捷对产品严要求严把控努力生产好每一件产品

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