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許多齒輪都可以使用塑料作為原材料來加工,包括:正齒,傘齒和蝸輪
在確定塑料齒輪是否適合特定應用時,關鍵的因素是環(huán)境。塑料的尺寸穩(wěn)定性不及金屬,它們的強度和剛性的特性嚴重依賴于溫度,并可能因暴露于水或化學物質中而改變(水分會導致許多塑料材料膨脹,化學暴露可能導致它們收縮或膨脹,這取決于化學物質和塑料。)
塑料齒輪和金屬齒輪在負載下其接觸類型也是不同的。金屬齒輪主要是線接觸,一次嚙合一個齒。但塑料輪齒具有在負載下變形的漸開線表面,將接觸壓力分布在較大表面上并允許相鄰齒之間的接觸。這提供了齒輪之間的負載分配,并且有助于在某些應用中改進塑料齒輪的使用壽命,特別是那些具有高沖擊載荷和相對較低連續(xù)載荷的應用。
較輕質量的塑料齒輪意味著它們的慣性比與其相對的金屬齒輪要低,這對于航空航天和一些軍事應用是必不可少的。大多數(shù)塑料齒輪不需要潤滑即可運行,或者僅需要嵌入潤滑材料(如石墨,硅樹脂或PTFE)。但是,一些操作條件仍需要考慮潤滑的影響因素。在選擇塑料齒輪潤滑劑時,應考慮到齒輪所處的工作環(huán)境,負載和速度等條件。如果潤滑劑與塑料材料不兼容,則會影響塑料的性能和壽命。
風力發(fā)電機組偏航減速器小齒輪斷裂分析應用
風力發(fā)電機組地處環(huán)境比較惡劣的地區(qū),所受載荷比較復雜,而且冬季溫度低于-30℃,風速經(jīng)常超過20m/s,風向變化較頻繁。風機的偏航系統(tǒng)主要起到對風作用,它與風力發(fā)電機組的測風系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相互配合,使葉輪始終處于迎風狀態(tài),來保證風力發(fā)電機組能夠獲得風能。由于各種復雜的原因及載荷使得偏航系統(tǒng)更容易失效。某風場于2007年初并網(wǎng)運行,在2009年初開始發(fā)現(xiàn)偏航減速器小齒輪有斷裂現(xiàn)象,損壞比例大概為10%,超過了損壞的正常值?! ?
偏航系統(tǒng)的構成和原理
機組偏航系統(tǒng)中主要包括:偏航電機、偏航減速器(包含偏航小齒輪)、偏航軸承(包含偏航大齒輪)、偏航制動器及相關的其它部件機組采用主動偏航對風方式,安裝在風機上的風向標及時準確的測出風向,然后傳輸給風機的偏航控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)根據(jù)風向標信號啟動偏航電機,偏航電機驅動偏航減速器,偏航減速器小齒輪驅動偏航軸承外圈大齒輪,使風機對風。偏航系統(tǒng)中偏航制動器為液壓鉗式制動器,當機組迎風運行時,液壓系統(tǒng)提供一定的壓力,保證機組平穩(wěn)運行;當風向發(fā)生變化需要偏航時,液壓系保持一定余壓,偏航制動器提供必要的制動力矩,大大減少風機在偏航過程中的沖擊載荷,可使機組平穩(wěn)偏航。
偏航小齒輪斷裂分析 材料分析 偏航小齒材料為42CrMo,直徑為235mm,齒面設計硬度HRC50~HRC60,芯部硬度HRC30~HRC40,偏航小齒為鍛造、表面滲氮處理。針對斷裂的偏航小齒輪選取了2件進行材料分析,編號為星號1,星號2 宏觀分析。小齒起裂位置位于齒根部,斷裂部位均位于齒的上半部分。斷口斷面平整,有金屬光澤,所有斷裂件形貌相似。