ГОСТ Р 54418.4-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 4. Проектирование трансмиссий ветроустановок. Технические требования

     7.2 Шестерни

7.2.1 Анализ надежности шестерни

Допустимые нагрузки шестерен (согласно [6]) рассчитываются с использованием допустимых количеств нагружения, некоторые из которых были получены из испытаний шестерен на конвеерных* испытательных стендах (прочность поверхности), а некоторые - из испытаний на вибраторных испытаниях (прочность основания зубца). Информация о некоторых особых испытаниях шестерен приведена в [6].

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Источники влияния нагрузок не рассматриваются рекомендуемыми тестами, принимая во внимание влияющие факторы, которые обычно бывают основаны на выборочных испытаниях или опыте с различными макро- и микрогеометрическими параметрами шестерни, смазки и т.д. Эти источники влияния описаны в [6].

Допустимое количество нагружений приведено в [6] и основано на 99% вероятности безотказной работы в испытании шестерни. Надежность шестерни не только зависит от допустимых нагружений, но также зависит и от таких факторов, как:

- условия эксплуатации;

- процесс производства;

- контроль качества;

- эффективность режима работы смазки (распределение масла, чистота масла, охлаждения);

- свойства материала.

Эти факторы влияют друг на друга в разной степени, и особые значения надежности шестерен не определяются при использовании [6]. Минимальные требуемые коэффициенты безопасности по настоящему стандарту предназначены для принятия во внимание этих неясностей. Эти значения получены из опыта в коробках передач ветровых турбин.

7.2.2 Номинальные параметры шестерни

7.2.2.1 Стойкость выкрашиванию и прочность на изгиб

Номинальные параметры шестерни должны соответствовать [6]. Правило Miner'a должно быть применено согласно [6] для расчета коэффициентов безопасности с использованием спектра нагрузки, поставляемого производителем ветровой турбины. Коэффициенты срока службы и при рекомендованном числе циклов должны быть определены с использованием кривой (кривых) пересечения при 0,85·10 циклов, используя билогарифмическую зависимость. Сроки стойкости выкрашиванию и усталостная прочность при работе на изгиб должны быть минимальным числом часов, установленным производителем ветровой турбины, но не меньше, чем установленный проектный срок службы.

На стадии предварительного проектирования допускается расчет шестерни с использованием эквивалентного крутящего момента. Для дополнительной информации также см. [6].

Все внешние зубцы шестерни должны быть установлены только на боковой поверхности. Шлифовка пазов на боковой поверхности зубца или переходной поверхности (между пазом и зубцом) может уменьшить прочность на изгиб зубцов. Шлифовка пазов - вид неоднородности, производимый шлифовальным устройством между началом активного профиля зубца и его основанием, который увеличивает напряжение у основания зуба. При точном расчете режущих инструментов, термообработки и процессов шлифовки можно избежать шлифовки пазов (см. 7.2.7.1).

Минимальный коэффициент безопасности для сопротивления выкрашиванию должен быть равен 1,25. Минимальный коэффициент безопасности прочности на изгиб должен быть равен 1,56.

7.2.2.2 Износ

Расчеты износа основываются на двух разных методах - методе "Полная контактная температура Blok'a" (температура вспышки) и методе "Суммарной температуры" (средняя объемная температура).

Метод "Полная контактная температура" описан в [7] и [8]. Расчеты износа в соответствии с [7] и [8] приводят к схожим результатам, хотя метод, описанный в [7], учитывает коэффициент безопасности, а метод, описанный в [8], учитывает процент риска. Метод "Суммарная температура" описан в [9], а в [10] описаны оба метода.

При оценке износа предпочтительно использовать методы, описанные в [7] или [8] и [9]. Метод, описанный в [10], может быть использован как альтернативный. Должен быть использован случай с наихудшими результатами из методов "Полная контактная температура" и "Суммарная температура". Минимальное значение риска износа для [8] составляет 5%. Минимальный коэффициент безопасности для [7] или [9] и [10] равен 1,3.

Расчетные параметры износа должны быть произведены при максимальной эксплуатационной нагрузке и номинальной скорости. Среднеобъемная температура и температура зацепления шестерни должны быть рассчитаны при номинальной нагрузке и номинальной скорости и при максимальной эксплуатационной температуре коробки передач, при которых контроллер турбины уменьшает производство энергии или выключает турбину.

Временные ряды из DLC для анализа предельных нагрузок должны быть изучены для последовательностей, где крутящий момент превышает максимальную эксплуатационную нагрузку в течение времени, которое могло бы быть достаточным для вызова износа. Если это происходит, такой уровень нагрузки должен быть использован в расчетах номинальных параметров износа.

Примечание - Экспериментальные результаты в FZG испытаниях по [11] подразумевают, что для вызова износа требуется минимальная длительность, равная 0,3 секунды.

Способность к износу масла должна быть определена испытаниями износа FZGA/8.3/90 согласно [11]. Если температура износа определена из испытаний FZG, то для исследований износа должна быть использована температура, на одну стадию ниже, чем температура стадии сброса нагрузки. Если износ не возникает на нагрузке 12 стадии, то 12 класс может быть использован в анализах износа.

7.2.2.3 Точечное выкрашивание

Точечное выкрашивание возникает из-за таких факторов, как толщина пленки смазки, материалы и микроструктура, шероховатость поверхности и текстура, геометрия соприкосновения, распределение нагрузки и условия эксплуатации. Влияющие параметры смазки - это вязкость смазки, химические и физические свойства базового масла и добавок. Метод определения риска точечного выкрашивания определен в [12], но стандартизованного метода расчета риска возникновения износа не существует. Поэтому рекомендуется обзор влияющих параметров на точечное выкрашивание.