Những ý tưởng mới trong vòng bi hộp số

Hộp số từ lâu đã bị đổ lỗi là nguyên nhân điển hình cho sự cố tuabin gió và vì lý do chính đáng. Nhiều hộp số không vượt qua mốc năm năm mà không cần sửa chữa thành phần hoặc thay thế hoàn toàn. Nhưng khi ngành công nghiệp gió lần đầu tiên bắt đầu, ít người coi gió mạnh, rung động hoặc điều kiện môi trường mà tua-bin phải chịu được.

Vào thời điểm đó, các hộp số cơ bản tương tự được sử dụng tại các nhà máy xi măng hoặc trong các ứng dụng công nghiệp chỉ đơn giản là bị đẩy lên khoảng 300 feet trong không khí, đặt bên trong một vỏ bọc và dự kiến ​​sẽ hoạt động theo cùng tiêu chuẩn, ông Richard Brooks, Giám đốc năng lượng gió tại Công ty Timken . Kỹ sư Timken và sản xuất vòng bi Timken và các thành phần truyền tải điện cơ. Một chút suy nghĩ đã được đưa ra để tùy chỉnh các bánh răng hoặc vòng bi.

Thời đại đã thay đổi và ngày nay một hộp số được thiết kế đặc biệt cho ứng dụng dự định của nó, chẳng hạn như để sử dụng trong tuabin gió. Tuy nhiên, vấn đề thiết kế di sản của hộp số, tên gọi của Brooks, đã dẫn đến nhiều năm bài học kinh nghiệm cho ngành công nghiệp gió tiếp tục cho đến ngày nay. Ví dụ, một hộp số gió được thiết kế cho một tuabin hoàn toàn mới ngày nay đặc biệt tốt hơn so với một trong năm hoặc bảy năm trước bởi vì các kỹ sư kiến ​​thức tích lũy đã đạt được và tiếp tục đạt được theo thời gian.

Mặc dù tiến trình này đã dẫn đến hộp số bền hơn có khả năng xử lý tốt hơn các điều kiện khắc nghiệt mà tuabin phải đối mặt, nhưng vẫn còn một thách thức cơ bản. Thách thức này chủ yếu liên quan đến sự khác biệt về tốc độ, theo Brooks. Rôto của tua bin có thể quay với tốc độ khoảng 15 vòng / phút nhưng các máy phát điện đang hoạt động 1.500 vòng / phút, tương đương với mức tăng từ 80 đến 100 lần, theo ông.

Thông thường, một nhà thiết kế sẽ chọn các loại vòng bi, bạc đạn và chất bôi trơn khác nhau cho các ứng dụng tốc độ thấp và cao. Nhưng ở đây bạn có một hộp số xử lý các tốc độ và tải khác nhau với một loại chất bôi trơn. Đây không phải là kịch bản tốt nhất. LINE Brooks nói rằng trong một thế giới lý tưởng, thiết kế tuabin sẽ sử dụng hai hhttp://vongbibacdan.com.vn/danh-muc/vong-bi-bac-dan/vong-bi-timken-bac-dan-timken/ộp số khác nhau – một cho tốc độ thấp và một cho tốc độ cao – nhưng quá phức tạp và không khả thi hoặc không khả thi đối với ngành công nghiệp gió .

Tuy nhiên, bạn vẫn bị mắc kẹt với một cỗ máy phải đối phó với tốc độ hỗn hợp trong môi trường khắc nghiệt và phức tạp, trong khi phải đối mặt với tải trọng động cao. Theo thời gian dẫn đến thất bại. Các Brook Brooks nói rằng ngành công nghiệp có thể sẽ không bao giờ vượt qua hoàn toàn thách thức này trong các tuabin điều khiển hộp số, nhưng vòng bi chất lượng được duy trì đúng cách là một bước trong việc giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của tuabin.

Vòng bi tốc độ cao
Mặc dù có một số sự thật với tuyên bố rằng hộp số chỉ tốt như các bộ phận của nó, ngay cả những thiết bị chất lượng cao nhất cũng có tuổi thọ giới hạn trong ngành công nghiệp gió. Vòng bi cung cấp không có ngoại lệ.

Vòng bi phục vụ nhiều vai trò trong hộp số tua-bin gió và hiển thị tỷ lệ thất bại khác nhau dựa trên vị trí của chúng. Ví dụ, các tàu sân bay và vòng bi tốc độ thấp hoạt động với một số lực đẩy nhưng thường có tỷ lệ thất bại thấp.

Brooks không nói rằng thiệt hại không thể xảy ra hoặc trở thành một vấn đề ở các vị trí chịu lực tốc độ thấp, Brook nói. Thông thường khi ngành công nghiệp gió đang thảo luận về tỷ lệ thất bại của vòng bi, họ thường không nói về vòng bi trung gian và tốc độ cao. Giới thiệu về Brook Brooks là vòng bi trên trục song song, và chủ yếu là trục tốc độ cao điều khiển máy phát điện. Loại ổ trục được sử dụng trên trục tốc độ cao sẽ khác nhau tùy thuộc vào kiểu hộp số và nhà sản xuất.

Bạn sẽ thấy một hình trụ có ổ bi, ổ trục đôi hoặc ổ trục đơn của một thiết kế đặc biệt, ông nói. Bất kể, ổ trục tốc độ cao có tỷ lệ thất bại cao nhất trong tất cả các ổ trục được tìm thấy trong một tuabin gió, theo ông.

Nguyên nhân ? Nguyên nhân chính gây ra sự cố cho vòng bi tốc độ cao là do vết nứt dọc trục hoặc vết nứt trắng, là vết nứt liên quan đến sự thay đổi cấu trúc của thép chịu lực. Về mặt kỹ thuật, có ba chế độ thiệt hại tiềm tàng, nhưng Brooks nói rằng thời gian mỗi kết quả trong cùng một vấn đề: một vết nứt hoặc vết nứt trên vòng trong của vòng bi.

Các chế độ thiệt hại điển hình trong vòng bi tốc độ cao 
1. Xì hơi, là một loại thiệt hại bề mặt có thể làm thay đổi kết cấu bề mặt ban đầu và cấu hình của ổ trục.

2. Bao gồm nứt dọc trục hoặc nứt vỡ, theo Brooks là do các chất gây ô nhiễm không chứa sắt và có thể dẫn đến sự suy yếu dạng hạt của lớp phủ hoặc vật liệu ổ trục. Vùi phòng càng lớn, khả năng chịu lực sẽ phát triển các vết nứt càng cao, ông nói.

3. Vết nứt hoặc bong tróc dọc khu vực màu trắng, là sự biến đổi cấu trúc kim loại của vật liệu vòng bi. Nguyên nhân chính xác đang được tranh luận cao trong ngành công nghiệp gió. Brooks đã thảo luận về việc bẻ khóa trắng trong 10 năm và vẫn đang nói về nó, Brook nói. Đây là một vấn đề đã giành được sự chú ý của các kỹ sư, chuyên gia mang, nhà sản xuất hộp số và thậm chí các trường đại học lớn – một số trong đó đang sử dụng kính hiển vi điện tử – để xác định nguyên nhân của vết nứt dọc trục, vì vậy đây là một vấn đề phức tạp.

Lý do vòng bi tốc độ cao nhận được nhiều sự chú ý là tỷ lệ thất bại cao, xảy ra khoảng năm năm một lần. May mắn thay, chi phí sửa chữa tương đối thấp. Một bộ vòng bi thay thế sẽ có giá vài nghìn và chỉ cần một nhóm nhỏ các công nghệ gió lên tháp – không cần cẩu – để hoàn thành công việc trong khoảng một ngày. Vì vậy, một sửa chữa đầy đủ có thể chỉ tốn khoảng 10.000 đô la, nói Brooks.

Tuy nhiên, kịch bản này đi kèm với một ‘nếu’ lớn, ông nói thêm. Bạn phải phát hiện các vết nứt tiềm ẩn trước khi ổ trục bắt đầu tạo ra các mảnh vỡ và gây ra các vấn đề khác. Một khi có những thiệt hại do hậu quả, không có lựa chọn nào khác ngoài việc thay thế hộp số đầy đủ và chi phí đó không còn thấp nữa. L Brook Brooks nói rằng việc phát hiện có thể được thực hiện mặc dù phân tích rung động trực tuyến và kiểm tra dầu bằng cách lấy mẫu hàm lượng Sắt.

Ông duy trì một thực hành bôi trơn tốt, trong đó sử dụng chất bôi trơn thích hợp cho ứng dụng này, ông khuyên. Làm và làm mọi thứ có thể để giữ nước ra khỏi hộp số. Tôi biết điều này nói dễ hơn làm với môi trường mà các tuabin gió đang ở.

Trong khi vòng bi tốc độ cao có tỷ lệ thất bại cao nhất và vòng bi tốc độ thấp có một số vòng bi thấp nhất, xếp hạng ở đâu đó ở giữa. Tuổi thọ là khoảng 10 năm trước khi thất bại thường xảy ra, mặc dù điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào kiểu dáng và kiểu dáng của hộp số.

Tuy nhiên, bất kể mô hình hộp số hoặc loại ổ trục, chúng ta thường thấy rằng các sự cố lệch và tải là vấn đề chính với vòng bi, ông nói. Điều này là do tải trọng thay đổi đi vào hộp số và gây ra sự lệch hướng không mong muốn. Điều này được làm tồi tệ hơn khi ổ trục chính bị mòn và cho phép lực đẩy và tải thậm chí nhiều hơn so với dự định vào hộp số. Theo thời gian, các lực lượng này phải trả phí.

Vòng bi lăn hình cầu là được lựa chọn khoảng 15 năm trước, nhưng nhờ một số bài học kinh nghiệm mà không còn như vậy nữa. Brooks trên thực tế, các tiêu chuẩn hiện nay không khuyến khích sử dụng vòng bi tang trống trong hộp số, theo Brooks. Điều đó để lại vòng bi  trụ hoặc côn, một sự lựa chọn khác nhau cho mỗi nhà sản xuất hộp số.

Nếu bạn so sánh vòng bi thon với các phiên bản hình trụ, thì người thợ sẽ làm tốt hơn việc xử lý thiệt hại lực đẩy – ít nhất là với việc lắp đặt đúng cách. Giám sát đúng cách là rất quan trọng để theo dõi sự hao mòn quá mức, và ông khuyên ba bước để phát hiện hao mòn.

Phát hiện hao mòn của vòng bi
1. Thường xuyên kiểm tra mẫu dầu cho hàm lượng sắt. Lý tưởng, điều này nên được thực hiện trực tuyến với một chương trình được cài đặt trong hộp số và liên tục theo dõi và kiểm tra các hạt mài mòn, ông nói.

2. Cài đặt và theo dõi phân tích rung động trực tuyến.

3. Kiểm tra vị trí của các cánh tay xoắn trong giá đỡ hộp số. Nếu họ đã di chuyển tất cả về phía sau, điều này có nghĩa là hộp số có thể đã trải qua quá nhiều lực đẩy, theo Brook Brooks.

Thiệt hại cho một vòng bi có thể tích lũy nhanh chóng. Không giống như vòng bi tốc độ cao, việc thay thế vòng bi hành tinh đòi hỏi một chiến lược phức tạp hơn là chỉ đơn giản là gửi một vài tháp công nghệ gió lên để sửa chữa. Thông thường cần có một cần trục trên trang web, và có khả năng xây dựng lại toàn bộ hộp số.

Thực tế, nếu bạn quay trở lại ba hoặc bốn năm, nếu bạn gặp vấn đề, hộp số đó phải được gỡ bỏ hoàn toàn khỏi vỏ bọc và tháp, vốn luôn cần một cần cẩu, theo Brooks. Các công ty dịch vụ hiện đang sáng tạo và tìm ra cách thay thế vòng bi lên tháp khi có thể. Đây là tiết kiệm chi phí.

Khi vòng bi hình trụ bị hỏng, Brooks khuyên bạn nên thay thế chúng bằng một thiết kế được chế tạo bằng vỏ, có độ bền cao hơn với các mảnh vụn. Thép được làm cứng thể hiện độ bền gãy cao hơn thép cứng. Ông nói rằng cũng có một số tùy chọn lớp phủ có thể giúp đỡ, chẳng hạn như lớp phủ carbon đen oxit hoặc kim cương. Bạn có thể xem xét một thiết kế lại để làm cho hình trụ trở nên chính xác hơn hoặc chuyển sang ổ trục côn.

Đối với thiệt hại cho vòng bi giảm dần, Brooks cũng đề nghị sử dụng thiết kế được chế tạo vỏ – hoặc thiết kế tích hợp, là một lựa chọn mới hơn cho các nhà sản xuất hộp số và các công ty dịch vụ.

Vòng bi tích hợp
Một ổ trục thường có ba mảnh: con lăn, vòng đua bên trong được ép vào trục và vòng đua bên ngoài được ép vào lỗ bánh răng. Nhưng bây giờ có các tùy chọn tích hợp cuộc đua bên trong với trục hoặc cuộc đua bên ngoài với thiết bị, hoặc cả hai, thành một thành phần rắn. Về cơ bản, tích hợp máy móc, cuộc đua bên ngoài của vòng bi vào lỗ khoan bên trong của thiết bị, theo giải thích của Brooks.

Ổ trục tích hợp giúp giảm tổng số linh kiện trong tổ hợp bằng cách gia công trực tiếp các vòng bi vào các bộ phận xung quanh của hộp số. Nó là một tùy chọn cho vòng bi trụ và côn.

Brooks Trong một số cách, nó mang lại sự phức tạp trong quá trình sản xuất vì vòng bi không được chế tạo tại các nhà máy bánh răng cũng như bánh răng được sản xuất tại các nhà máy ổ trục, theo Brooks. Tuy nhiên, có rất nhiều lợi thế để tích hợp cả hai. Đáng chú ý nhất: vòng bi tích hợp cho thấy hiệu suất được cải thiện và mật độ năng lượng lớn hơn.

Brooks Chế độ thất bại nhất định không tồn tại với thiết kế tích hợp, Brook nói. Ví dụ của One One được gọi là leo bên ngoài. Điều này xảy ra khi một vòng bi được ép vào bánh răng để theo thời gian và dưới tải, ổ trục có khả năng di chuyển và tạo ra các mảnh vỡ. Tất nhiên bạn không muốn điều đó, và nó không thể xảy ra với một thành phần tích hợp một mảnh.

Vì lý do này, nhiều thiết kế hộp số hoàn toàn mới đang sử dụng vòng bi tích hợp, cho dù là hình trụ hoặc thon. Bài học kinh nghiệm, dạy học Brooks Brooks. Cần nhiều thời gian, nhưng với mỗi thiết kế mới, chúng tôi tiến bộ và có thêm kiến ​​thức. Trên thực tế, một vài công ty cũng bắt đầu cung cấp các bản dựng lại trang bị tích hợp, đây là một lựa chọn khá mới mẻ và thú vị trong ngành công nghiệp gió.