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发表于 2015-8-14 11:08:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
在新能源行业发展过程中,风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视,欧州各国、美国、中国都在本国的能源规划中给与大力的扶持和推进。2008年中国风电机组新增装机容量达到719.02万kW,累计装机容量达到1324.22万kW,新增装机容量增长率达到108.4%。在一系列资金和政策支持下,中国风电新增装机容量连续5年实现100%以上的高速增长。据初步统计,2009年中国风电装机容量达到2000万kW,成为全球第三大风电国家。


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风电机组工作环境恶劣,对抗疲劳性、可靠性、吸振性等诸多因素均有极高要求。对于风电机组而言,齿轮箱、风电轮毂、风电轴承(回转支承和齿轮)、风机主轴、风电机座都是极为重要的工作部件。同时,它们也是加工难度大、精度要求高、加工量大的零部件。


齿轮箱加工
[size=1em]风电齿轮箱是风电机组重要的零部件之一。因为风电机组安装地点的工况复杂、可靠性和使用寿命的要求很高,所以齿轮箱体要具有足够的刚性、合适的支撑结构和壁厚来满足复杂的受力需求。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。齿轮箱的机械结构复杂且尺寸巨大,需要数百小时的精密加工。零件加工较多采用高精度双工作台卧式镗铣加工中心。
风电齿轮箱的机加工类型包括铣削(玉米铣刀及三面刃)、钻削(Perfomax系列)和镗削(桥板镗头)。
轮毂加工[size=1em]轮毂也是风电机组重要的零部件之一,其结构和受力变形复杂,它将直接影响到风力发电机组的正常运行和使用寿命。因此它具有强度高、可靠性好、疲劳寿命长、吸振性强等特性,以满足–40~–20℃的使用工况。常见的材质为铸态低温高冲击韧性球铁。轮毂的主要机加工类型为铣削和钻削。
[size=1em]
风电轮毂体积巨大,一般加工周期很长。
新一代的 Perfomax 可转位刀片钻削系统用于加工轮毂结合面的连接孔。Perfomax钻头的稳定性更好、强度更高,拥有独特的排屑槽设计,能有效控制冷却液流向并改善排屑。在加工轮毂结合面的连接孔时,能获得生产效率和稳定性的大幅提升,并使每个孔的加工成本更低。
轴承加工
风电轴承主要包括:偏航轴承、主轴轴承、变桨轴承、发电机轴承等,其中主轴轴承和变桨轴承技术难度较大。风电轴承一般采用的是42CrMo和42CrMo4材质,经调质后中频淬火提高其表面硬度,保持其心部的韧性。表层硬度一般要求在58HRC以上,淬硬层深度一般控制在3.5~5.0mm。如抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、冲击功、硬度等力学性能要求严格。风电轴承的主要机加工类型为车削、钻削和铣削。

以下刀具在风电轴承生产企业中得到广泛应用。
(1)MDT车刀用于加工直径1600mm轴承的宽5mm、深9mm的端面密封槽。(2)轴承滚道淬火前的车削采用RCMT1606M0-F2 TP2500刀片。(3)轴承滚道淬火后的硬车采用CBN刀片RNGN090300S-01525-LF CBN150。(4)轴承安装孔的孔加工采用各种规格的Perfomax飓风钻。(5)轴承外齿圈的粗、精加工采用成形齿轮铣刀。
在软车轴承滚道时,保持95m/min线速度、4.5 mm切深,每转进给量1.3 mm相同的切削参数下,由于刀片寿命的优异表现,单件成本比原先降低了20%,生产效率提升50%,零件的表面质量明显优于原先的加工工艺。

在风电齿轮加工中,目前流行的加工方案是采用定制的机夹式齿轮铣刀,经粗、精铣削两道工序完成齿形的加工。例如:在加工42CrMo材质的大型风电回转支承外齿轮时,使用一种刀具直径380 mm的齿轮铣刀,材质F25M 的成形铣刀片。在加工中使用的切削参数为主轴转速n=120 r/min,进给速度Vf =60 mm/min。齿轮的单件加工时间为13h,明显优于插齿的工艺方案。

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