大功率风电齿轮箱轴承试验和检测技术

针对大功率风电齿轮箱轴承亟需一套完善的试验和检测技术的需求,以某机型行星轮圆锥滚子轴承为例阐述了轴承试验原理和试验方法,并在试验结束后对轴承零件进行检测。试验机传感器记录和轴承零件检测结果表明,试验过程中试验平台运行稳定,试验结束后轴承各零件接触面状况良好,无剥落、高温变色等现象,该型号轴承满足设计目的,符合相关国家标准要求,得到齿轮箱厂家的认可,证明了所采用的试验方案及检测技术的可行性。

直升机传动系统轴承试验机设计

随着我国航空工业的迅速发展,对航空轴承的质量要求也越来越高,为了保证直升机飞行安全,在直升机传动系统轴承出厂装机前,需要对其进行模拟试验。通过分析直升机传动系统轴承的规格、运转状况并结合工作环境,进行试验机总体设计及各系统设计,研制一款直升机传动系统轴承试验机,在转速、载荷、温度和润滑等方面模拟直升机实际运转状况,对直升机传动系统轴承进行高温、断油和耐久性等试验,最终满足了试验要求,保证了轴承质量。

尾传动轴轴承性能试验机的研制

直升机市场的不断发展,对与直升机尾传动轴相配套的深沟球轴承的性能和可靠性提出更高的要求。为了对某款直升机尾传动轴所使用的深沟球轴承进行寿命和可靠性试验,现设计一款尾传动轴轴承性能试验机,使用变频器控制电机改变试验轴承转速,使用弹簧加载系统和丝杠螺母加载系统来模拟轴承在实际工作过程中的受载情况,通过温度传感器和振动传感器测量轴承运转状态。经过多个型号轴承的载荷谱试验后,证明该试验机运行稳定可靠,能够满足设计要求,可用于直升机尾传动轴轴承的试验研究。

高速精密轴承表面硬化及尺寸稳定化工艺研究

利用金相显微镜(OM)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)等仪器对GCr15轴承钢在不同热处理工艺下的组织特征、硬化层梯度和残余奥氏体含量进行分析研究。结果表明,通过碳氮共渗淬火+(-70℃×2 h)冷处理+220℃×4 h回火热处理可实现轴承零件表面硬度>63 HRC、基体残余奥氏体含量<3%、表面残余奥氏体含量约6%的技术要求,保证零件尺寸精度的同时可避免因残余奥氏体含量过低而导致的轴承接触疲劳寿命下降。通过在原材料中添加微量Mo、V等强碳化物合金元素,并进行马氏体淬火和碳氮共渗两次淬火,基体的平均晶粒度由原来的8级细化至10级以上。

轴承滚子冲压裂纹形成机理及控制工艺研究

某批轴承冲压滚子端面出现裂纹,通过分析其冲压过程,观察其裂纹处及断口的形貌和显微组织,对裂纹产生的主要原因进行分析。结果表明,原材料局部存在的碳化物液析和碳化物带状超标导致该部位塑韧性变差;并且冷镦过程中大端面的变形较大,加工硬化作用强,在二者叠加作用下产生裂纹。提出了解决裂纹的措施,需要严格控制原材料质量,保证材料组织和成分的均匀性,避免类似问题再次发生。

外圈旋转大型深沟球轴承的密封结构设计

针对某机械用大型深沟球轴承污染严重、维护成本高的问题,优化设计了一种新型密封结构,最终优化方案得到了实施。首先对小型深沟球轴承的常规防尘盖和橡胶密封圈结构进行了介绍,总结了其特点并统计了其使用尺寸范围;然后参考常规密封的外圈牙口槽和内圈迷宫型结构,设计了一种非接触式钢板密封结构,应用后未达预期。根据轴承应用中的问题再次优化初步方案,调整了内外挡板位置并增加了O形密封圈,最终方案实施后效果良好,可为中大型深沟球轴承增设密封提供借鉴。

风电主轴轴承用高淬透性轴承钢GCr19SiMnMo的摩擦磨损性能

对高淬透性轴承钢GCr19SiMnMo的淬透性及下贝氏体含量不同的马氏体/贝氏体复合组织和马氏体组织的摩擦磨损性能进行了研究,并与GCr15钢、GCr15SiMn钢马氏体组织进行对比。结果表明:GCr19SiMnMo钢的端淬试样完全淬透,GCr15钢淬硬层深度为8.5 mm(J8.5=58),GCr15SiMn钢的淬硬层深度为18.5 mm(J18.5=58);GCr19SiMnMo钢的马氏体组织耐磨性最优且摩擦因数最小;不同下贝氏体含量GCr19SiMnMo钢的磨损率均比GCr15钢和GCr15SiMn钢低;GCr19SiMnMo钢组织中的下贝氏体含量对耐磨性有一定的影响,下贝氏体含量越少,耐磨性越好。

大功率风电机组变桨轴承型式试验

风电轴承使用环境恶劣,维修成本高,要求其具有长寿命和高可靠性。为验证大功率风电机组变桨轴承是否能够在承受疲劳等效载荷作用下满足运行要求,以某型7 MW风电机组变桨轴承为例进行试验。介绍了新开发盾构/风电转盘综合试验机的结构及各系统的功能,详细说明了试验轴承的安装和加载,给出了试验过程中变桨轴承的温升、振动和力矩曲线。试验结束后拆解试验轴承并与试验前轴承进行对比,各零件的表面形貌以及润滑脂均正常,认为其能够满足风机的设计使用要求;该轴承装机一年多来运行平稳,表明该试验方案可行,能够为风电轴承的检验和研发提供有力的评估依据和原始数据支持。

外圈与轴承座间隙对滚道故障轴承振动性能的影响

通过接触变形描述圆柱滚子轴承滚道故障机理,借鉴保持架与外圈作用关系计算外圈与轴承座相互作用力和力矩,以牛顿-欧拉方程建立考虑外圈与轴承座间隙的滚道故障圆柱滚子轴承动力学模型,分析了间隙和摩擦因数对轴承振动性能的影响规律,并通过试验验证了所建立模型的可靠性。结果表明:外滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而提前,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大,而故障特征频率幅值减小;内滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而滞后,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大。

高氮轴承钢40Cr15Mo2VN感应淬火工艺可行性试验

利用立式感应淬火机在特定频率和功率下对40Cr15Mo2VN钢进行感应淬火,研究加热时间对40Cr15Mo2VN钢的表面硬度、淬硬层深度和组织特征的影响,结果表明:40Cr15Mo2VN钢在频率12.3 kHz,功率57 kW,水剂冷却条件下进行感应淬火是可行的;加热7,8 s时试样表面硬度不小于58 HRC,淬硬层深度分别为4.2,4.7 mm,表面组织为回火马氏体,心部组织为回火索氏体;加热9~11 s时试样表面硬度均不大于58 HRC,加热9,10 s时表面出现过热组织,加热11 s时表面出现过烧组织。

基于Profinet通信的大功率风电增速箱轴承试验平台驱动系统开发

针对大功率风电增速箱轴承试验平台的驱动需求,开发一种基于Profinet协议连接并由TIA博图自动化软件编程的通信系统,来控制试验主轴动作。该系统通过以太网电缆配合Profinet通信端口连接设备,以西门子102报文的形式进行数据交换,采用FBD编程语言设计通信程序。详述系统设计选型、接线方式、参数设置及软件组态的全过程。通过系统运行验证其功能性,通过分析记录数据证明该系统通信良好、运行稳定,满足了系统方案的设计要求。

风电偏航双列球轴承外圈断裂的原因

某型风电偏航双列球轴承外圈在服役过程中发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析等方法,分析了该轴承外圈断裂的原因。结果表明:轴承外圈断裂源部位存在应力集中,接触表面有摩擦塑性变形损伤,腐蚀部位产生疲劳裂纹并逐步扩展,最终导致轴承外圈发生断裂。

4~5 MW风力发电机组增速箱轴承试验机研制

为验证4~5 MW风电增速箱轴承性能,研制一台轴承试验机。该试验机可以通过载荷谱控制轴承旋转方向、转速、承受的轴向和径向载荷以及润滑油流量来模拟轴承实际工况,并使用测量轴承振动和温度的方法来侧面反映轴承的实时状态。使用变频器控制变频调速电机使轴承变速变向,液压比例伺服阀可变精准加载,润滑比例流量阀调整润滑油流量,铂热电阻温度传感器测量轴承温度,加速度传感器配合振动采集模块测量轴承振动。试验机可以通过加快轴承转速和增大轴承载荷的方法,只需要普通寿命试验几十分之一的时间就足以完成强化寿命试验。通过50000 min的测试,试验机运行平稳、可靠性良好,数据正常,达到了设计目的。

大功率风电偏航四点接触球轴承保持器结构设计改进

介绍了风电偏航用四点接触球转盘轴承保持器常用结构,分析了当前保持器使用过程中存在问题,针对存在问题对大功率偏航轴承保持器结构设计改进,并介绍了改进后保持器结构的参数设计。通过对保持器结构改进,提高了轴承设计可靠性,延长了轴承使用寿命,降低了风机运维成本,保证风机长久持续无忧运转。

大长径比圆柱滚子轴承实体保持器的结构改进

宽系列且内外径壁厚差较小的圆柱滚子轴承设计时,其圆柱滚子长径比较大,导致保持器整体宽度较宽且兜孔长度较长,保持器整体重量增加且兜孔加工难度较大,从而提高了保持器的成本。针对宽系列圆柱滚子轴承上述出现的问题结合使用工况,对轴承实体保持器及铆钉结构进行了改进,从而达到降低加工成本且满足使用要求的目的。

淬回火工艺对Cronidur30钢组织及性能的影响

利用扫描电镜、摩擦磨损试验机和X射线衍射仪等研究了淬火温度、冷处理温度和回火温度对Cronidur30钢的硬度、残余奥氏体含量以及摩擦磨损性能和耐腐蚀性的影响。结果表明:淬火温度为1 025,1 060℃时,回火态试样硬度均不低于59 HRC,1 025℃淬火试样的残余奥氏体含量略低且组织更加均匀细小;淬火温度为1 025℃时,-75和-196℃这2种冷处理温度对试样硬度和残余奥氏体含量影响的差别不大;淬火温度1 025℃,冷处理温度-75℃时,155,480℃回火温度下试样的硬度均高于58 HRC,155℃回火后试样的减摩性优于480℃,耐磨性则略低;随着回火温度升高,试样的耐腐蚀性下降,回火温度550℃时试样的耐腐蚀性最差。

高碳铬轴承钢网状碳化物的析出规律研究

为探究高碳铬轴承钢网状碳化物析出规律,本文采用不同温度和不同冷却方式对其进行热处理试验,并对网状碳化物进行组织观察。结果表明:GCr15轴承钢在900℃保温3 h,炉冷后未出现超标的网状碳化物;910~950℃时碳化物主要沿晶界析出,网状碳化物>3级;炉冷条件下,加热温度在910℃以上并不是影响网状碳化物析出的主要原因。GCr15轴承钢在940℃保温3 h,灰冷、炉冷、开炉门冷却和空冷后出现超标的网状碳化物,风冷和水冷后未出现超标的网状碳化物;随着冷却速度的降低,冷却后的网状碳化物越来越严重。网状碳化物的产生必须同时具备“高温”和“慢冷”两个条件。

二次氧化发黑工艺在风电轴承零件上的应用

文章介绍一种二次氧化发黑工艺,以某型风电轴承滚子、套圈为试验对象,制定二次氧化发黑工艺流程,通过对二次氧化发黑后的产品外观、附着性、耐蚀性、孔隙率和连续性及膜重进行分析,验证了风电轴承零件采用二次发黑的优势,满足了公司风电轴承氧化发黑使用要求和国内外客户的需求。

基于TIA博途平台群控伺服比例阀的Profinet通信研究

针对西门子S7-1200 PLC与阿托斯伺服比例阀跨平台通信控制的需求,提出一种基于Profinet协议连接并由TIA博途自动化平台编程的通信系统。该系统通过以太网通信电缆连接设备,使用FBD编程语言设计通信程序。通过运行系统验证了其功能性,通过分析记录数据证明了系统运行稳定,满足系统方案的设计目的。

电感耦合等离子体发射光谱法测定022Cr17Ni12Mo2材料中铬元素含量不确定度评定

对电感耦合等离子发射光谱法测定022Cr17Ni12Mo2材料中铬元素含量整个测量过程的不确定度来源进行了详细分析,建立了数学模型,并根据该数学模型对整个测定过程中的主要不确定度来源进行了详细、合理的评定,最后合成标准不确定度。结果表明:整个测量过程中对测量不确定度结果贡献最大的为绘制分析曲线时所用标准溶液的配置过程;022Cr17Ni12Mo2材料中铬元素含量16.75%±0.34%。