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风力发电机组偏航减速器小齿轮断裂分析应用

风力发电机组地处环境比较恶劣的地区，所受载荷比较复杂，而且冬季温度低于-30℃，风速经常超过20m/s，风向变化较频繁。风机的偏航系统主要起到对风作用，它与风力发电机组的测风系统和控制系统相互配合，使叶轮始终处于迎风状态，来保证风力发电机组能够获得风能。由于各种复杂的原因及载荷使得偏航系统更容易失效。某风场于2007年初并网运行，在2009年初开始发现偏航减速器小齿轮有断裂现象，损坏比例大概为10%，超过了损坏的正常值。　　

偏航系统的构成和原理　

　机组偏航系统中主要包括：偏航电机、偏航减速器(包含偏航小齿轮)、偏航轴承(包含偏航大齿轮)、偏航制动器及相关的其它部件机组采用主动偏航对风方式，安装在风机上的风向标及时准确的测出风向，然后传输给风机的偏航控制系统，控制系统根据风向标信号启动偏航电机，偏航电机驱动偏航减速器，偏航减速器小齿轮驱动偏航轴承外圈大齿轮，使风机对风。偏航系统中偏航制动器为液压钳式制动器，当机组迎风运行时，液压系统提供一定的压力，保证机组平稳运行;当风向发生变化需要偏航时，液压系保持一定余压，偏航制动器提供必要的制动力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷，可使机组平稳偏航。　　

偏航小齿轮断裂分析　　材料分析　　偏航小齿材料为42CrMo，直径为235mm，齿面设计硬度HRC50～HRC60，芯部硬度HRC30～HRC40，偏航小齿为锻造、表面渗氮处理。针对断裂的偏航小齿轮选取了2件进行材料分析，编号为星号1，星号2　　宏观分析。小齿起裂位置位于齿根部，断裂部位均位于齿的上半部分。断口断面平整，有金属光泽，所有断裂件形貌相似。

很多齿轮都能够应用塑料做为原料来生产加工，包含：正齿，伞齿和蜗轮蜗杆在明确塑料齿轮是不是合适特殊运用时，重要的要素是自然环境。塑料的规格可靠性不如金属，他们的抗压强度和刚度的特点比较严重取决于溫度，并很有可能因曝露强电解质或化合物中而更改（水份会造成很多塑料原材料澎涨，有机化学曝露很有可能造成他们收拢或澎涨，这在于化合物和塑料。）塑料齿轮和金属齿轮在负载下其触碰种类也是不一样的。金属齿轮主要是线触碰，一次齿合一个齿。但塑料传动齿轮具备在负载下形变的渐开线齿轮表面，将接触压力遍布在很大表面上并容许邻近齿中间的触碰。这出示了齿轮中间的负载分派，而且有利于在一些运用中改善塑料齿轮的使用期，非常是这些具备高冲击性荷载和相对性较低持续荷载的运用。比较轻品质的塑料齿轮代表着他们的惯性力比两者之间相对性的金属齿轮要低，这针对航天航空和一些非民事运用是不可或缺的。大部分塑料齿轮不用润化就可以运作，或是仅必须置入润化原材料（如高纯石墨，有机硅树脂或PTFE）。可是，一些实际操作标准仍必须考虑到润化的影响因素。在挑选塑料齿轮润滑液时，应充分考虑齿轮所在的办公环境，负载和速率等标准。假如润滑液与塑料原材料兼容问题，则会危害塑料的特性和使用寿命。

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