关于低速重载齿轮接触安全系数的选取

zengchangyong

    本人对齿轮研究比较粗浅，现遇到如下问题，希望各位专家不吝赐教。
    对象是风电偏航齿轮，其运行工况如下：
    整体寿命20年或25年，其中约10%时间大齿轮由小齿轮驱动运转（约17800h），大齿轮线速度约为0.1m/s，其余90%时间小齿轮提供一个制动力矩使大齿轮静止（制动力矩根据外载确定，实际是不断变化的）。运行过程中和静止过程中，载荷均呈现典型的正弦特征，幅值大而均值小。小齿轮为悬臂支撑结构，齿轮为开式齿轮（但位于机舱中，运行环境条件比常规开式齿轮好），油脂润滑。
    齿轮模数一般在16~25mm之间，齿宽在120~250mm之间，大齿轮硬度一般在50~60HRC，小齿轮硬度一般在56~62HRC。
    根据风电设计规范GL（目前为DNVGL），其2003版本要求接触安全系数不低于0.6，2010版之后要求不低于1.1。考虑到该齿轮的运行工况（载荷幅值大均值小、线速度很低），并且早期采用2003版设计的齿轮，至今暂时还未出现齿面点蚀或者因此导致故障的情况，个人认为最新要求偏高。
    根据ISO 6336和《JB/T 5664-2007  重载齿轮 失效判据》，有限齿面点蚀也是允许存在的。
    不知各位专家对于类似情况，在齿轮设计时一般是怎么处理的？

zengxiaodong

90%时间静止，这个时候很容易出现微动磨损的情况，大概这就是2010版要求提高接触安全系数的原因！不过，还是实践出真知，一切以实际情况为依据。

有一个解决微动磨损的好办法供参考，那就是施加负转矩，使得偏航系统“零齿隙”，这样就能大幅度增加使用寿命，提高可靠性。

zengchangyong

zengxiaodong 发表于 2021-2-2 17:46
90%时间静止，这个时候很容易出现微动磨损的情况，大概这就是2010版要求提高接触安全系数的原因！不过，还 ...

由于外载需要大于一定值时齿轮才会受力，因此这全部90%的时间中实际有90%~99%的时间齿轮不会受载。
从实际运行情况来看，偏航轴承磨损不算严重，严重的是变桨轴承（几乎20年时间都在运行，并且几乎都在0~30°范围内）。
前两年我们也做过停止后主动消隙的方案，但是很遗憾因为成本原因也没有批量应用。

zengxiaodong

zengchangyong 发表于 2021-2-3 09:27
由于外载需要大于一定值时齿轮才会受力，因此这全部90%的时间中实际有90%~99%的时间齿轮不会受载。
从实 ...

跟受载不受载关系不大，微动磨损即使在齿轮箱运输时都会导致齿面失效，换句话说，这种失效模式与普通的齿面接触强度完全是不同的概念，其实也是随着现代技术的进展而新发现的一种失效模式。

zengchangyong

zengxiaodong 发表于 2021-2-3 10:02
跟受载不受载关系不大，微动磨损即使在齿轮箱运输时都会导致齿面失效，换句话说，这种失效模式与普通的齿 ...

哦学习到了，这方面确实了解较少，非常感谢。

zengxiaodong

但是，微动磨损毕竟是一个新的概念，并不存在公认的、成熟的计算评估方法，因此只能算是探讨性质。