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标准与技术

风电齿轮失效案例分析

发布时间:2018-04-09   来源:金属材料科学与技术  

  在我们的旅行的时候,除了有飞速运行的高铁,在途中我们还会时常看到风电机组,即大风车。风电是一种清洁能源,在未来有广阔前景,但其前景也经受很多现实问题的考验。风电齿轮箱是风电机组中最为关键的部分,在服役的过程中也是最易损坏的部件。本期介绍一个国外风电机组齿轮箱损坏的事例,供大家学习。

  基本情况:

  风电齿轮箱轴承在使用两年内就发生损坏,这是一种典型的早期失效。风电齿轮箱的功率是1250kW。输出转速为1500转。


图1 失效的中速轴轴承,这是一种典型的圆柱滚子轴承


  图2  损坏的中速轴小齿轮,轮齿已经折断,相邻轮齿有剥落损伤,但并不严重。


图3 圆柱滚子轴承示意图


图4 滚子表面磨损,损伤比较严重,同时严重剥落


图5 轴承外环的损伤


  图6 损坏的滚子,大部分滚子都有损伤,而且损伤部位也比较随机。


图7 轴承内环的损伤,主要是剥落损伤


图8 轴承材料化学成分


图9  轴承材料金相组织


图10 轴承表面磨损与腐蚀产物


图11 观察到疲劳与解理断口


图12 观察到解理断口


图13 高周疲劳与脆性断口

  轴承损伤的主要原因是高周疲劳,它是由大风季节连续峰值发电使轴承连续过载,导致轴承表面磨损,同时在表面或亚表面萌生疲劳裂纹,产生表面剥落损伤。

  一般来说,风电齿轮箱端部轴承在高负载运转的过程中都会产生热,这会影响润滑效果,甚至加速磨损,导致滚子表面剥落损伤。轴承磨损以后,轴的运行会受到影响,同样会影响齿轮的受力状态,最常见的现象是从齿轮上观察到偏载,轮齿折断,其问题的根本通常出现在轴承上,中速轴小齿轮轮齿折断的根本原因是轴承的损伤。

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