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風力發電機軸承早期失效的原因

風力發電機及其組件經過精心設計可正常運行20年以上。根據行業標準DIN ISO281的軸承額定壽命計算方法，滾子軸承的壽命與(C1/P)10/3成正比，其中C為軸承額定動載荷，P為工作載荷。基于風力發電機軸承的額定動載荷及其預期工作載荷，軸承應在預期使用壽命內具有高可靠性，但實際上風力發電機齒輪箱軸承往往會在2~11年內失效，主要由高速軸軸承、中速軸軸承和行星輪軸承造成。行星輪軸承失效成為主要問題，與可在塔樓上更換的高速軸和中速軸軸承不同，行星輪軸承的更換需使用起重機拆卸、運輸和場外維修齒輪箱。停機期間的收人損失和更換的直接成本大大增加了風力發電的成本，這對化石燃料的需求、CO2排放和能源可持續性具有不利影響。   齒輪箱軸承早期失效不是由于使用的材料不當或設計與實踐結合不足，Musial 等人得出結論:對失效***可能的解釋是在設計過程中未考慮重要的載荷情況。由于行業標準假設載荷與壽命成反比，因此合理地假設軸承早期失效由難以預測、建模或檢測軸承過載所致。暴風、陣風、啟停瞬態、電網故障以及風切變對軸承載荷和可靠性均具有重大且不可預測的影響。 齒輪箱內軸承 通過滑動、滾動或兩者組合可描述2個接觸體之間的摩擦學相對運動。可用滑滾比(SRR)表征滾動體位于從滾動到滑動頻譜的某處位置，純滾動和純滑動的SRR分別為0和2。滑動往往造成快速且不可預測的磨損，純滾動接觸的失效是滾動接觸疲勞的結果，可通過DINISO281進行預測。由于需要拖動力來維持滾動狀態，因此在低載荷下風力發電機用圓柱滾子軸承的SRR會增加。Kang等人的結果表明，當C1/P由1增加到2000時，風力發電機用圓柱滾子軸承的SRR會增加一個數量級或更多。也就是說，當額定動載荷比工作載荷大幾個數量級時，滑動變得更加普遍。因此，為了防止過度打滑、磨損和不可預期的軸承壽命縮短，許多軸承制造商規定了***小額定載荷。   檢驗分析表明軸承失效主要是由于過度打滑和磨損造成的麻點、涂抹和白蝕剝落。Gould和Greco認為軸承反作用力不足以提供滾動所需的拖動力。潛在的因素是風速變化引起載荷的可變性，軸承設計時必須考慮軸承承受極端載荷的情況，這種情況顯然極少發生。在更常見的風速條件下，當載荷較低時，SRR增加，過度打滑增加了軸承表面損傷的風險。   Guo等人采用儀表傳動系統的直接測量結果表明行星傳動系統支承了由懸臂轉子重量、風切變、偏航及其他潛在因素造成的大部分非扭矩載荷。使用齒輪箱可靠性協作(GRC)標準齒輪箱的機械動力學模型表明非扭矩載荷向行星傳動系統的傳遞主要與行星架圓柱軸承的游隙有關。Guo等人以及Gould和Burris 的獨立分析表明在行星架運轉的不同階段,行星傳動系統的非扭矩載荷分配同時增加或減少了行星輪軸承反作用力。行星傳動系統分配的非扭矩載荷進一步降低了正常風況下已經很小的工作載荷。常見的瞬態事件(如電網故障和陣風)可能使滾動體突然打滑，欠載導致軸承極易損傷。 根據先前的研究，推測風力發電機齒輪箱軸承會由于過載、欠載過度打滑或兩者結合而發生失效。盡管許多論文的主題強調風力發電機齒輪箱軸承多數由于過載而失效但通過對失效軸承進行現場檢驗分析表明,欠載對于行星輪軸承可能更加不利。本文旨在闡明行星傳動系統的實際非扭矩載荷分配如何影響行星輪軸承載荷，特別是在過載和.欠載的工況下以及其如何導致行星輪軸承早期失效。 結論與建議 作者研究分析了在實際風況下，典型的風力發電機中GRC標準齒輪箱的行星輪軸承載荷的可能范圍。結果表明，無論風速如何，行星傳動系統的非扭矩載荷分配都會增加每個轉子周期內行星輪軸承反作用力的***大值，并減小反作用力的***小值。在沒有行星傳動系統非扭矩載荷分配的情況下，行星輪軸承過載僅在風速為13.5 ~ 14.5 m/s下發生，欠載在風速為4 ~5 m/s下發生。通過懸臂轉子重量的實際行星傳動系統載荷分配，過載下風速擴展到12 ~19 m/s,欠載下風速擴展到4~7 m/s。根據來自美國10個風場已發布風譜的分析，即使考慮到實際的非扭矩載荷分配，***壞情況下行星輪軸承的疲勞壽命至少為42年。10個風場的行星輪軸承平均疲勞壽命為277年。在這相同的10個風場中，預計行星輪軸承每個周期內有40% ~ 70%(平均61% )的時間欠載。在欠載工況下，軸承可能失去拖動力，造成打滑以致軸承表面損傷，涂抹并***終在不可預知的時間失效。此外，打滑過程中發生的表面損傷會縮短疲勞壽命并加速疲勞失效。結果強調需要同時考慮軸承欠載和過載作為行星輪軸承早期失效的重要因素。盡管為減輕打滑，可增加齒輪箱的額定載荷，但這種變化會加劇軸承欠載的發生概率，甚至可能縮短齒輪箱使用壽命。

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軸類零件的材質選擇

軸類零件的材質選擇   軸類零件的使用性能除與所選鋼材種類有關外,還與所采用的熱處理關系密切。  作用：改善切削性能、去除內應力、提高機械性能。 （1）鍛造毛坯在機加工前,均需安排正火或退火處理(含碳量大于ω(C)=0.7％的碳鋼和合金鋼),以使鋼材內部晶粒細化,消除鍛造應力,降低材料硬度,改善切削加工性能。   （2）為了獲得較好的綜合力學性能,軸類零件常要求調質處理，一般分兩種情況： 毛坯余量大時,調質安排在粗車之后、半精車之前,以 便消除粗車時產生的殘余應力。 毛坯余量小時,調質可安排在粗車之前進行。 調質處理可獲得均勻細致的回火索氏體組織，以***提高軸件的綜合機械性能；并為表面淬火做準備，使表面淬火得到均勻致密的硬化層，并且使硬化層的硬度由表面向中心逐漸降低，同時，索氏體組織精加工后表面粗糙度較小。 （3）表面淬火一般安排在精加工階段之前,半精加工階段之后，使工作表面獲得一定的硬化層，提高零件的耐磨性能。 （4）對精度要求高的軸,在局部淬火后或粗磨之后,還需進行低溫時效處理(在160℃油中進行長時間的低溫時效),以保證尺寸的穩定。 （5）滲氮處理。常用材料為氮化鋼38GrMoAl。需在滲氮之前進行調質和低溫時效處理。對調質的質量要求也很嚴格,不僅要求調質后索氏體組織要均勻細化,而且要求離表面0.8～0.10mm層內鐵素體含量不超過ω(C)＝5％,否則會造成氮化脆性而影響其質量。

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加工工藝的概括

加工工藝的概括 一、生產過程和工藝過程　　生產過程是指從原材料（或半成品）制成產品的全部過程。對機器生產而言包括原材料的運輸和保存，生產的準備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產品的裝配、及調試，油漆和包裝等內容。生產過程的內容十分廣泛，現代企業用系統工程學的原理和方法組織生產和指導生產，將生產過程看成是一個具有輸入和輸出的生產系統。能使企業的管理科學化，使企業更具應變力和競爭力。　　在生產過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變為成品的過程，稱為工藝過程。它是生產過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理[1]；零件的機械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程又是由一個或若干個順序排列的工序組成的。　　工序是工藝過程的基本組成單位。所謂工序是指在一個工作地點，對一個或一組工件所連續完成的那部分工藝過程。構成一個工序的主要特點是不改變加工對象、設備和操作者，而且工序的內容是連續完成的。其工藝過程可以分為以下兩個工序：　　工序1：在車床上車外圓、車端面、鏜孔和內孔倒角；　　工序2：在鉆床上鉆6個小孔。　　在同一道工序中，工件可能要經過幾次安裝。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。在工序1中，有兩次安裝。***次安裝：用三爪卡盤夾住 外圓，車端面C，鏜內孔，內孔倒角，車外圓。第二次安裝：調頭用三爪盤夾住外圓，車端面A和B，內孔倒角。　　 二、生產類型　　生產類型通常分為三類。　　 1．單件生產 單個地生產某個零件，很少重復地生產。　　 2．成批生產 成批地制造相同的零件的生產。　　 3．大量生產 當產品的制造數量很大，大多數工作地點經常是重復進行一種零件的某一工序的生產。　　擬定零件的工藝過程時，由于零件的生產類型不同，所采用的加方法、機床設備、工夾量具、毛坯及對工人的技術要求等，都有很大的不同。　　 三、加工余量　　為了加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬的厚度，稱為加工余量。加工余量又可分為工序余量和總余量。某工序中需要切除的那層金屬厚度，稱為該工序的加工余量。從毛坯到成品總共需要切除的余量，稱為總余量，等于相應表面各工序余量之和。　　在工件上留加工余量的目的是為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，如鑄件表面冷硬層、氣孔、夾砂層，鍛件表面的氧化皮、脫碳層、表面裂紋，切削加工后的內應力層和表面粗糙度等。從而提高工件的精度和表面粗糙度。　　加工余量的大小對加工質量和生產效率均有較大影響。加工余量過大，不僅增加了機械加工的勞動量，降低了生產率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本。若加工余量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補償本工序加工時的裝夾誤差，造成廢品。其選取原則是在保證質量的前提下，使余量盡可能小。一般說來，越是精加工，工序余量越小。　　 四、基準　　機械零件是由若干個表面組成的，研究零件表面的相對關系，必須確定一個基準，基準是零件上用來確定其它點、線、面的位置所依據的點、線、面。根據基準的不同功能，基準可分為設計基準和工藝基準兩類。　　 1．設計基準　　在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準，稱為設計基準。如軸套零件，各外圓和內孔的設計基準是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設計基準，內孔的軸線是外圓徑向跳動的基準。　　 2．工藝基準　　零件在加工和裝配過程中所使用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同又分為裝配基準、測量基準及定位基準。　　 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產品中的位置的基準，稱為裝配基準。　　 （2）測量基準 用以檢驗已加工表面的尺寸及位置的基準，稱為測量基準。內孔軸線是檢驗外圓徑向跳動的測量基準；表面A是檢驗長度L尺寸l和的測量基準。　　 （3）定位基準 加工時工件定位所用的基準，稱為定位基準。作為定位基準的表面（或線、點），在***道工序中只能選擇未加工的毛坯表面，這種定位表面稱粗基準.在以后的各個工序中就可采用已加工表面作為定位基準，這種定位表面稱精基準。　　 五、擬定工藝路線的一般原則　　機械加工工藝規程的制定，大體可分為兩個步驟。首先是擬定零件加工的工藝路線，然后再確定每一道工序的工序尺寸、所用設備和工藝裝備以及切削規范、工時定額等。這兩個步驟是互相聯系的，應進行綜合分析。　　工藝路線的擬定是制定工藝過程的總體布局，主要任務是選擇各個表面的加工方法，確定各個表面的加工順序，以及整個工藝過程中工序數目的多少等。　　擬定工藝路線的一般原則如下。　 　1、先加工基準面　　零件在加工過程中，作為定位基準的表面應首先加工出來，以便盡快為后續工序的加工提供精基準。稱為“基準先行”。　 　2、劃分加工階段　　加工質量要求高的表面，都劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。主要是為了保證加工質量；有利于合理使用設備；便于安排熱處理工序；以及便于時發現毛坯缺陷等。　　 3、先孔后面對于箱體

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刀具的選擇

刀具的選擇 一、刀具材料應具備的特性：刀具的材料必須具備硬度高、耐磨性好，還要有很高的強度和韌性，此外，還必須具有良好的熱穩定性。不僅如此，刀具材料還須具有良好的熱物理性能，能承受較大的熱沖擊。  人們選用刀具材料時，往往還希望它們具有良好的加工工藝性和成本較低等性能。  目前刀具材料用的***多的是高速鋼和硬質合金；  碳素工具銅、合金工具鋼適于一些切削要求不高及切削速度低的場合，以克服其耐熱性差的缺點；  陶瓷，金剛石、立方氯化硼則適用的場合更加有限。  實際上，新的刀具材料的發展速度越來越快，刀具的切削性能越來越得到提高，理想的刀具材料應該同時具有金剛石的高硬度高耐磨、立方氮化硼或陶瓷的高熱穩定性和、硬質合金的高強度，高抗彎、沖擊能力強等綜合性能  。下面介紹一下常用的刀具材料。  高速鋼：按照用途可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼；按照制造工藝可以分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。 通用型高速鋼按照其含鎢量的不同，進一步分為鎢系、鎢鉬系、組系三類高速鋼。其中鎢系高速鋼***常用的W18Cr4V，含鎢18%，含鉻4%，含釩1%，具有較好的綜合性能，可以用于制造多種復雜的刀具。其優點是：含釩量較少，磨加工性較好，淬火時過熱傾向小，溫度較高時切削性能也較好。缺點：韌性和抗沖擊性能極差，不能做成大截面，鎢市場價格相對較貴，***了它的發展。鎢鉬系高速鋼如果(W+1.4~1.5Mo)=12%~13%時，對其強度和韌性具有有利影響，且不會破壞熱穩定性。其典型代表為W6Mo5Cr4V2，含鎢6%，鉬5%，鉻4%，釩2%。優點：磨加工性好，韌性較鎢系高速鋼更好，可以做成大截面，能承受較大沖擊。缺點：溫度較高時加工性能不如鎢系高速鋼，淬火溫度范圍太窄。粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣霧化熔融的高速鋼鋼水，直接得到高速鋼粉末，然后在高溫高壓下制成鋼胚，***后鍛軋成刀具。優點：品粒細小、均勻，解決了共晶偏析的問題；晶粒細小，表面積較大，順粒不易脫落，耐磨性好；均勻細小的顆粒使得不會因增加釩的含量而降低其磨加工性：具有高度各同尚性摩人形格剛較高等   二、將陶瓷材料作為刀具，具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優點，因此有很好的前景。心瓷刀具材料的主要優點是：高的硬度與耐磨性使其不易受損，刀具耐用度高、刀具壽命高；耐熱性很高，在一千多攝氏度高溫下還能進行切削，切削速度比硬質合金高：而且高溫條件下不易變形，化學穩定性很高；與金屬親和力小即抗粘結擴散能力好，高溫條件下也不易被氧化，也不與鋼相互作用。因而刀具的粘結、擴散、氧化磨損較少；加工時摩擦系數低，不易產生熱量，因而不易粘刀，加工表面質量好。陶瓷刀具對于高硬度、高精度零件或者大件加工特別有效，車削銑削都可適用。陶瓷刀的缺點是：脆性大、韌性低、抗彎強度比硬質合金低，因此為避免承受沖擊負荷，以防崩刃與破損，必須選擇合適的幾何參數與切削用量；；此外，陶瓷刀導熱系數比硬質合金的低，熱膨脹系數卻比硬質合金高，抗熱沖擊性較差。    

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尋找一種方便的箱體焊接

技術實現要素： 提供一種箱體的焊接方法，以解決現有技術中的箱體的整體性和承載能力相對較差的問題。 提供了一種箱體的焊接方法，箱體由多個基板構成，焊接方法包括：在至少一個基板上設置避讓部；對多個基板中的部分基板進行焊接以形成具有開口的基體，基體上具有開設有避讓部的基板；穿過避讓部將剩余的基板焊接在基體的開口處以形成箱體。 進一步地，多個基板包括封板、蓋板、腹板以及堵板，封板上設置避讓部，對多個基板中的部分基板進行焊接以形成具有開口的基體具體包括：將蓋板和腹板進行組裝焊接以形成兩端具有開口的筒體；將封板組裝在筒體的一端；穿過筒體的另一端將封板焊接在筒體上以形成基體；其中，在形成基體之后，穿過封板上的避讓部將堵板焊接在基體的開口處以形成箱體。 進一步地，對多個基板中的部分基板進行焊接以形成具有開口的基體，具體包括：從基體的內部和外部對形成基體的基板進行焊接，以形成具有開口的基體。 進一步地，在穿過避讓部將剩余的基板焊接在基體的開口處以形成箱體之后，焊接方法還包括：在箱體外側對剩余的基板進行焊接。 進一步地，多個基板還包括內封板，在穿過避讓部將剩余的基板焊接在基體的開口處以形成箱體后，箱體的焊接方法還包括：將內封板安裝在具有避讓部的基板上，以對避讓部進行封堵。 進一步地，將內封板安裝在具有避讓部的基板上，以對避讓部進行封堵包括：沿著內封板的邊緣進行焊接以將內封板蓋設在避讓部上。 進一步地，將內封板安裝在具有避讓部的基板上，以對避讓部進行封堵包括：在封板上設置襯墊；將內封板組裝在封板上的襯墊上，以對避讓部進行封堵。 進一步地，避讓部包括圓形孔、矩形孔或腰形孔。 應用的技術方案，在對箱體進行焊接時，通過在至少一個基板上設置避讓部，當對多個基板中的部分基板進行焊接以形成具有開口的基體之后，能夠穿過避讓部將剩余的基板焊接在基體的開口處，從而完成對箱體內部所有焊縫的焊接連接。此種配置方式相對于現有技術中采用多塊無孔板拼接組裝后，采用焊接方式以實現多塊無孔板之間的固定連接的方式而言，由于能夠實現對箱體內部所有焊縫的焊接連接，從而能夠提高箱體的整體性和承載能力。

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花鍵軸加工方式有那些

花鍵軸分矩形花鍵軸和漸開線花鍵軸兩大種類,花鍵軸中的矩形花鍵軸應用廣泛,而漸開線花鍵軸用于載荷較大，定心精度要求高，以及尺寸較大的鏈接。矩形花鍵軸通常應用于飛機、汽車、拖拉機、機床制造業、農業機械及一般機械傳動等裝置。由于矩形花鍵軸多齒工作，所以承載能力高，對中性、導向性不錯，而其齒根較淺的特點可以使其應力集中小。另外花鍵軸的軸與轂強度削弱小，加工比較方便，用磨削方法可以獲得較高的精度。漸開線花鍵軸用于載荷較大，定心精度要求高，以及尺寸較大的鏈接。其特點：齒廓為漸開線，受載時齒上有徑向力，能起自動定心作用，使各齒受力均勻，強度高壽命長，加工工藝與齒輪相同，易獲得較高精度和互換性。  花鍵軸是機械傳動一種，和平鍵、半圓鍵、斜鍵作用一樣，都是傳遞機械扭矩的，在軸的外表有縱向的鍵槽，套在軸上的旋轉件也有對應的鍵槽，可保持跟軸同步旋轉。在旋轉的同時，有的還可以在軸上作縱向滑動，如變速箱換檔齒輪等。   1、結構：在軸的外表有縱向的鍵槽，套在軸上的旋轉件也有對應的鍵槽，可保持跟軸同步旋轉。在旋轉的同時，有的還可以在軸上作縱向滑動，如變速箱換檔齒輪等。  2、應用舉例：在制動器、轉向機構。 還有一種是可伸縮的軸，由內外管組成，外管有內齒，內管有外齒，套在一起。使用時在傳遞旋轉扭矩的同時，在長度方向可以伸縮。  3、材質：40Cr5、熱處理。淬火 表面硬度HRC45--50

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金屬的熱處理是什么

1、什么是熱處理 將固態金屬或合金采取適當方式進行加熱，保溫一定的時間，以一定的冷卻速度冷卻以改變其組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。 2、熱處理的目的是什么 通過適當的熱處理工藝改變鋼的內部組織結構,來控制相變過程中組織轉變的程度和轉變產物的形態,從而改善鋼的性能。 3、熱處理的條件是什么 必須有固態相變轉變的合金才可以進行熱處理。 4、熱處理的工藝過程是什么 （1）加熱：臨界點+△T值 （2）保溫 （3）冷卻：臨界點- △T值一定冷卻速度 5、主要參數有哪些 （1）加熱溫度T （2）保溫時間 t （3）冷卻速度V，冷卻介質決定冷卻速度， 如：水、鹽水、堿水、空氣 6、按處理階段及目的可分為哪幾種 （1）預處理 目的是消除偏析、內應力，為終熱處理或后續的加工獲得平衡組織。 （2）末尾處理 作為工件處理的末尾的工序，獲得組織。 7、按熱處理工藝參數可分為哪幾種 （1）普通熱處理 這是生產中常用的熱處理工藝，如退火、正火、淬火、回火等。這類的熱處理一般不會額外的加入其他元素，主要是通過自身組織轉變來得到所需要的性能。 （2）化學熱處理 這類在熱處理在齒輪、軸等耐磨件上會經常用到。工件進行化學熱處理時，會在表面一層滲入其他的元素，而對心部的成分不會產生什么影響。一般滲入什么元素，我們就稱為滲×處理，如表面滲C、滲N，C、N共滲等。 （3）表面熱處理 綜合了上述兩類熱處理的特點，即熱處理時不加入其他元素，而且只是針對表面進行的熱處理，不影響心部的組織，如表面淬火，但其要求工件的含碳量較高。洛陽宇捷對產品嚴要求嚴把控努力生產好每一件產品

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