引言

偏航變獎減速器是風(fēng)力發(fā)電機組的重要部件,一般由電機驅(qū)動,用來調(diào)整風(fēng)機機艙和獎葉的角度,使風(fēng)機適應(yīng)風(fēng)向、風(fēng)力變化,從而提高發(fā)電效率。行星傳動由于具有承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、傳動比大、運行平穩(wěn)、抗沖擊等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于風(fēng)電偏航變獎減速器。

意大利是世界上主要的小行星減速機制造和出口國之一,擁有眾多知名制造商。而現(xiàn)代大型風(fēng)機技術(shù)起源于歐洲,作為本土企業(yè),意大利制造商從20世紀(jì)90年代初就開始同步進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域,多年來積累了豐富的經(jīng)驗,其生產(chǎn)的產(chǎn)品比德國具備更優(yōu)的性價比,市場競爭力很強。根據(jù)咨詢機構(gòu)LisergyConsulting的統(tǒng)計,2008年意大利品牌的偏航變獎減速器在全球范圍內(nèi)市場占比高達(dá)60%,其中占有率最高的一家大約占到了全球份額的30%。直到現(xiàn)在,意大利品牌在風(fēng)電領(lǐng)域仍然扮演著重要角色。而國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)的大力發(fā)展是2l世紀(jì)初才開始的,配套偏航變獎減速器的廠家起步相對國外競爭對手明顯要晚一些,因此意大利品牌的產(chǎn)品非常值得國內(nèi)的廠家深入研究和學(xué)習(xí)。

1某意大利品牌偏航變槳產(chǎn)品的優(yōu)點

某意大利品牌偏航變獎產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖l所示。

圖1某意大利品牌偏航變槳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

1.1標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化程度較高

(l)意大利的大部分產(chǎn)品,每一級行星級都是一個獨立模塊并且進(jìn)行編號,整機代號取決于末級行星代號,通過有限的行星模塊組合出滿足強度要求的傳動比。每一級太陽輪都采用和齒輪獨立的外花鍵,每個齒圈都是獨立齒圈,花鍵參數(shù)、齒圈外徑和螺栓結(jié)構(gòu)也高度標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)格較少。

(2)行星輪軸承全部采用滿裝滾針(單列或者多列),銷軸外圓和行星輪內(nèi)孔都經(jīng)過硬化和磨削,結(jié)構(gòu)高度統(tǒng)一。另外,滾針相對帶內(nèi)圈的軸承更加便宜,也有利于裝配的自動化。1.2等強度設(shè)計

由于在強度校核中太陽輪通常是最薄弱的環(huán)節(jié),因此太陽輪多采用性能較好的l8NiCrMo7一6或l7NiCrMo6一4滲碳淬火,而行星輪采用稍差的l6MnCr5或20MnCr5滲碳淬火,內(nèi)齒

圈多采用42CrMo氮化或感應(yīng)淬火。另外,太陽輪采用大于0.5的大變位,這些都體現(xiàn)了等強度設(shè)計的思想。

1.3輕量化設(shè)計

箱體和行星架類鑄件都采用輕量化設(shè)計理念進(jìn)行過優(yōu)化設(shè)計,材料采用球墨鑄鐵:最小壁厚大約只有5mm,應(yīng)該是金屬模自動造型鑄造:根據(jù)載荷分布設(shè)置鑄件的壁厚,并合理設(shè)置加強筋,保證足夠的剛度,結(jié)構(gòu)精巧,極大地減輕了零件重量。另外,鑄件僅重要工作表面進(jìn)行精加工,非工作表面盡可能不加工或者只粗加工,而且加工面積和余量較少,材料利用率和加工效率都很高。

1.4運行平穩(wěn)

意大利產(chǎn)品大多運行非常安靜平穩(wěn),振動和噪聲明顯低于行業(yè)普通水平,運行時幾乎感覺不出它在高速運轉(zhuǎn),但是單獨從零件來看其精度并不高,甚至某些零件精度明顯低于國內(nèi)產(chǎn)品,這讓人非常困惑。經(jīng)過研究分析,推測可能和以下因素有關(guān):外齒輪表面加工帶傾斜紋路,

避免了嚙合時產(chǎn)生相互激振:齒輪件

倒角、倒棱非常規(guī)范,基本沒有毛刺:

輸入軸和一級太陽輪通過花鍵連接,

浮動性好,有利于抵消制造誤差。

1.5外形美觀

意大利減速器非常美觀,外形飽滿,富有立體感:減速器的配套件如電機、透氣帽、放油閥、管接頭附件也非常漂亮,整個產(chǎn)品像是一件精美的工藝品,富有藝術(shù)氣息(圖2)。此外,產(chǎn)品的宣傳手冊、說明書等文件制作也非常精美。而這一切應(yīng)該是由專業(yè)的工業(yè)設(shè)計團(tuán)隊進(jìn)行過精心設(shè)計的。

1.6生產(chǎn)成本低、效率高

這一點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)齒輪精度:一般外齒輪精度8~9級,內(nèi)齒輪精度9~l0級,很多太陽輪和行星輪齒面比較粗糙,并且存在有規(guī)律的斜紋,據(jù)此推測可能是滾一剃一珩齒加工工藝,較少采用磨齒工藝,大大降低了加工成本。

(2)內(nèi)齒輪和內(nèi)花鍵精度推測可能為采用拉齒加工,加工效率極高。

(3)外花鍵滲碳淬火前加工,相對于花鍵熱后加工,不僅提高了效率,降低了加工成本,而且還能提高花鍵和軸的強度。

2產(chǎn)品缺點

由此看來,意大利偏航變獎減速器的確具備很多優(yōu)點,值得學(xué)習(xí),但我們也并不認(rèn)為它是完美無缺、不可超越的,任何結(jié)構(gòu)都是有利必有弊:比如齒輪精度和齒面粗糙度較低,雖然降低了加工成本,但會降低齒輪的承載能力:雖然模塊化程度高,但零件數(shù)量太多,會增加整機失效的概率:產(chǎn)品設(shè)計太過精巧,部分零部件強度余量不大,可靠性稍顯不足:另外,對鑄造、熱處理有要求較高。從在國內(nèi)整機廠使用的情況來看,意大利的產(chǎn)品其實也出現(xiàn)過一些質(zhì)量問題。

3結(jié)語

眾所周知,意大利是文藝復(fù)興以來近代科學(xué)技術(shù)的主要發(fā)源地之一,也是老牌的制造業(yè)強國。意大利國民的整體科學(xué)、藝術(shù)素養(yǎng)較高,歷史上曾經(jīng)誕生了如伽利略、達(dá)·芬奇等很多偉大的科學(xué)家和藝術(shù)家,一個國家的工業(yè)和產(chǎn)品特點應(yīng)該與他們的歷史和文化有很大關(guān)系。

近些年來,全球風(fēng)電行業(yè)蓬勃發(fā)展,老牌的意大利廠家憑借先發(fā)優(yōu)勢搶占了大量偏航變槳減速器訂單。從國內(nèi)來看,近年來以南高齒(NGC)為代表的國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制方面都取得了飛速進(jìn)步,在該領(lǐng)域迅速崛起,不僅在國內(nèi)市場取代了大部分的進(jìn)口產(chǎn)品,而且相當(dāng)一部分產(chǎn)品出口歐美市場,獲得了客戶充分的肯定。但我們不能驕傲自滿、閉門造車,意大利的產(chǎn)品有很多細(xì)節(jié)之處值得我們學(xué)習(xí)。我們要結(jié)合自身實際情況,博采眾家之所長,以期生產(chǎn)出更具競爭力的產(chǎn)品,從而進(jìn)一步拓寬海外市場,并在全球市場競爭中立于不敗之地。