Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-4:2025 IEC 61400-4:2025 Hệ thống phát điện gió - Phần 4: Yêu cầu thiết kế hộp số tuabin gió

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-4:2025

IEC 61400-4:2025

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 4: YÊU CẦU THIẾT KẾ HỘP SỐ TUABIN GIÓ

Wind energy generation systems - Part 4: Design requirements for wind turbine gearboxes

Lời nói đầu

TCVN 10687-4:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-4-2025;

TCVN 10687-4:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10687 (IEC 61400), Hệ thống phát điện gió gồm các phần sau:

- TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phần 1: Yêu cầu thiết kế

- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định ngoài khơi

- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài khơi

- TCVN 10687-4:2025 (IEC 61400-4:2025), Phần 4: Yêu cầu thiết kế hộp số tuabin gió

- TCVN 10687-5:2025 (IEC 61400-5:2020), Phần 5: Cánh tuabin gió

- TCVN 10687-6:2025 (IEC 61400-6:2020), Phần 6: Yêu cầu thiết kế tháp và móng

- TCVN 10687-11:2025 (IEC 61400-11:2012+AMD1:2018), Phần 11: Yêu cầu thiết kế tháp và móng

- TCVN 10687-12:2025 (IEC 61400-12:2022), Phần 12: Đo đặc tính công suất của tuabin gió phát điện - Tổng quan

- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị trí dựa trên phép đo

- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió

- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng ngại vật và địa hình

- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-13:2025 (IEC 61400-13:2015+AMD1:2021), Phần 13: Đo tải cơ học

- TCVN 10687-14:2025 (IEC/TS 61400-14:2005), Phần 14: Công bố mức công suất âm biểu kiến và giá trị tính âm sắc

- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

- TCVN 10687-22:2018, Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

- TCVN 10687-23:2025 (IEC 61400-23:2014), Phần 23: Thử nghiệm kết cấu đầy đủ của cánh rôto

- TCVN 10687-24:2025 (IEC 61400-24:2024), Phần 24: Bảo vệ chống sét

- TCVN 10687-25-1:2025 (IEC 61400-25-1:2017), Phần 25-1: Truyền thông để giám sát và điều khiển các nhà máy điện gió - Mô tả tổng thể các nguyên lý và mô hình

- TCVN 10687-25-2:2025 (IEC 61400-25-2:2015), Phần 25-2: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Mô hình thông tin

- TCVN 10687-25-3:2025 (IEC 61400-25-3:2015), Phần 25-3: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Mô hình dữ liệu

- TCVN 10687-25-4:2025 (IEC 61400-25-4:2016), Phần 25-4: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Ánh xạ hồ sơ truyền thông

- TCVN 10687-25-5:2025 (IEC 61400-25-5:2017), Phần 25-5: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Thử nghiệm sự phù hợp

- TCVN 10687-25-6:2025 (IEC 61400-25-6:2016), Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng

- TCVN 10687-25-71:2025 (IEC/TS 61400-25-71:2019), Phần 25-71: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Ngôn ngữ mô tả cấu hình

- TCVN 10687-26-1:2025 (IEC 61400-26-1:2019), Phần 26-1: Tính khả dụng của hệ thống phát điện gió

- TCVN 10687-27-1:2025 (IEC 61400-27-1:2020), Phần 27-1: Mô hình mô phỏng điện - Mô hình chung

- TCVN 10687-27-2:2025 (IEC 61400-27-2:2020), Phần 27-2: Mô hình mô phỏng điện - Xác nhận mô hình

- TCVN 10687-50:2025 (IEC 61400-50:2022), Phần 50: Đo gió - Tổng quan

- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Phần 50-2: Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến từ xa lắp trên mặt đất

- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo gió

 

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 4: YÊU CẦU THIẾT KẾ HỘP SỐ TUABIN GIÓ

Wind energy generation systems - Part 4: Design requirements for wind turbine gearboxes

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các hộp số tăng tốc dùng cho hệ truyền động tuabin gió trục ngang có công suất định mức lớn hơn 500 kW. Tiêu chuẩn này áp dụng cho hộp số mới được thiết kế cho tuabin gió lắp đặt trên bờ hoặc ngoài khơi. Các yêu cầu kỹ thuật nêu trong tiêu chuẩn này không dành cho hộp số đã sửa chữa hoặc tân trang, hoặc để kéo dài tuổi thọ vận hành vượt quá tuổi thọ thiết kế.

Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn phân tích tải trọng tuabin gió liên quan đến thiết kế các bộ phận bánh răng và hộp số. Các bộ phận truyền động được đề cập trong tiêu chuẩn này bao gồm các bánh răng như bánh răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng nghiêng kép và các tổ hợp của chúng trong các kết cấu song song và hành tinh nằm trên đường truyền công suất chính. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các bánh răng trích lực (PTO).

Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu, khuyến nghị thiết kế và đánh giá hộp số có ổ lăn, ổ trượt hoặc kết hợp cả hai loại ổ lăn.

Ngoài ra tiêu chuẩn này còn bao gồm các yêu cầu và hướng dẫn về kỹ thuật trục, giao diện trục, bôi trơn, giao diện bộ điều khiển tuabin giỏ và cấu trúc hộp số để đạt được thiết kế có khả năng chịu được môi trường và điều kiện vận hành của tuabin gió.

Các yêu cầu đối với phân tích động lực học của hộp số trong hệ thống tuabin gió được quy định nhằm mục đích xác định mức tải vượt quá dự đoán của mô phỏng khí động học toàn cầu. Phân tích truyền và phát xạ tiếng ồn (ví dụ phát xạ âm ở tần số ăn khớp bánh răng) không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này.

Ngoài ra, tiêu chuẩn này còn cung cấp các yêu cầu và hướng dẫn về kiểm tra xác nhận thiết kế hộp số, thử nghiệm nguyên mẫu và thử nghiệm sản xuất, cũng như xem xét thiết kế để bảo dưỡng và bảo trì.

Phương pháp đánh giá có hệ thống độ tin cậy thiết kế của hộp số trong điều kiện vận hành tham chiếu được quy định trong IEC TS 61400-4-11.

Tiêu chuẩn này được hỗ trợ bởi hai Báo cáo kỹ thuật: IEC TR 61400-4-22 cung cấp thông tin bổ sung về bôi trơn hệ thống truyền động tuabin gió và IEC TR 61400-4-33 chứa các ghi chú giải thích và thông tin hỗ trợ cho các yêu cầu được quy định trong tiêu chuẩn này.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 7578-5:2017 (ISO 6336-5:2016), Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng - Phần 5: Độ bền và chất lượng của vật liệu

TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Hệ thống phát điện gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định ngoài khơi

IEC TS 61400-3-2, Wind energy generation systems - Part 3-2: Design requirements for floating offshore wind turbines (Hệ thống phát điện gió - Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài khơi)[1]

IEC 61400-8, Wind energy generation systems - Part 8: Design of wind turbine structural components (Hệ thống phát điện gió - Phần 8: Thiết kế các thành phần kết cấu tuabin gió)

IEC TS 61400-30, Wind energy generation systems - Part 30: Safety of wind turbine generators - General principles for design (Hệ thống phát điện gió - Phần 30: An toàn của máy phát điện tuabin gió - Nguyên tắc chung cho thiết kế)

ISO 281, Rolling bearings - Dynamic load ratings and rating life (Ổ lăn - Tải trọng động và tuổi thọ danh định)

ISO 683 (tất cả các phần), Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels ((tất cả các phần), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ gia công)

ISO 683-17, Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels - Part 17: Ball and roller bearing steels (Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ gia công - Phần 17: Thép ổ bi và ổ lăn)

ISO 898-1, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel - Part 1: Bolts, screws and studs with specified property classes - Coarse thread and fine pitch thread (Tính chất cơ học của các chi tiết cố định làm bằng thép cacbon và thép hợp kim - Phần 1: Bu lông, vít và đinh tán có các loại đặc tính được quy định - Ren thô và ren bước mịn)

ISO 898-2, Fasteners - Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel - Part 2: Nuts with specified property classes (Chi tiết bắt chặt - Tính chất cơ học của chi tiết bắt chặt làm bằng thép cacbon và thép hợp kim - Phần 2: Các loại hạt có lớp thuộc tính được quy định)

ISO 898-3, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel - Part 3: Flat washers with specified property classes (Tính chất cơ học của các chi tiết cố định làm bằng thép cacbon và thép hợp kim - Phần 3: Vòng đệm phẳng có các lớp thuộc tính được quy định)

ISO 1328-1, Cylindrical gears - ISO system of flank tolerance classification - Part 1: Definitions and allowable values of deviations relevant to flanks of gear teeth (Bánh răng trụ - Hệ thống chính xác ISO - Phần 1: Định nghĩa và giá trị cho phép của độ lệch liên quan tới mặt chân răng của các răng bánh răng tương ứng)

ISO 3104, Petroleum products - Transparent and opaque liquids - Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity (Sản phẩm dầu mỏ - Chất lỏng trong suốt và mờ đục - Xác định độ nhớt động học và tính toán độ nhớt động)

ISO 4042, Fasteners - Electroplated coating systems (Chi tiết bắt chặt - Hệ thống phủ mạ điện)

ISO 4406, Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles (Năng lượng thủy lực - Chất lỏng - Phương pháp quy phạm hóa mức nhiễm bẩn bởi các hạt rắn)

ISO 6336 (tất cả các phần), Calculation of load capacity of spur and helical gears (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn)

ISO 6336-1:2019, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 1: Nguyên lý cơ bản, giới thiệu và các hệ số ảnh hưởng chung) [2]

ISO 6336-2:2019, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 2: Calculation of surface durability (pitting) (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 2: Tính toán độ bền bề mặt (rỗ)) [3]

ISO 6336-3:2019, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 3: Calculation of tooth bending strength (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 3: Tính toán độ bền uốn của răng) [4]

ISO TS 6336-4, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 4: Calculation of tooth flank fracture load capacity (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 4: Tính toán khả năng chịu tải nứt sườn răng)

ISO 6336-6:2019, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 6: Calculation of service life under variable load (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 6: Tính toán tuổi thọ dưới tác dụng của tải trọng biến thiên) [5]

ISO TS 6336-20, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 20: Calculation of scuffing load capacity - Flash temperature method (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 20: Tính toán khả năng chịu tải mài mòn - Phương pháp nhiệt độ chớp cháy)

ISO TS 6336-21, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 21: Calculation of scuffing load capacity - Integral temperature method (Tính toán khả năng chịu tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn Phần 21: Tính toán khả năng chịu tải mài mòn - Phương pháp nhiệt độ tích phân)

ISO TS 6336-22, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 22: Calculation of micropitting load capacity Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn - Phần 22: Tính toán khả năng chịu tải vi rỗ)

ISO 6618, Petroleum products and lubricants - Determination of acid or base number - Colourindicator titration method (Sản phẩm dầu mỏ và chất bôi trơn - Xác định số axit hoặc bazơ - Phương pháp chuẩn độ chỉ thị màu)

ISO 6619, Petroleum products and lubricants - Neutralization number - Potentiometric titration method (Sản phẩm dầu mỏ và chất bôi trơn - Số trung hòa - Phương pháp chuẩn độ điện thế)

TCVN 11724-1:2016 (ISO 7146-1), Ổ trượt - Dạng bên ngoài và đặc trưng hỏng hóc của ổ trượt kim loại bôi trơn thủy động - Phần 1: Quy định chung

ISO 8579-1, Acceptance code for gear units - Part 1: Test code for airborne sound (Mã chấp nhận cho các bộ phận bánh răng - Phần 1: Mã thử nghiệm cho âm thanh trong không khí)

ISO/TR 10064-3, Code of inspection practice - Part 3: Recommendations relative to gear blanks, shaft centre distance and parallelism of axes (Bánh răng trụ - Quy tắc thực hành kiểm tra - Phần 3: Khuyến nghị liên quan đến phôi bánh răng, khoảng cách tâm trục và độ song song của các trục)

ISO 10683, Fasteners - Non-electrolytically applied zinc flake coating systems (Chi tiết bắt chặt - Hệ thống phủ vảy kẽm không áp dụng điện phân)

ISO 10825-1, Gears - Wear and damage to gear teeth - Part 1: Nomenclature and characteristics (Bánh răng - Mài mòn và hỏng hóc răng bánh răng - Phần 1: Danh pháp và đặc điểm)

TCVN 13622-1 (ISO 12925-1), Chất bôi trơn, dầu công nghiệp và các sản phẩm liên quan (loại L) - Họ C (bánh răng) - Phần 1: Quy định kỹ thuật đối với chất bôi trơn dùng cho hệ thống bánh răng kín

ISO 14104, Gears - Surface temper etch inspection after grinding, chemical method (Bánh răng - Kiểm tra độ nhám bề mặt sau khi mài, phương pháp hóa học) [6]

ISO 14635-1:2023, Gears - FZG test procedures - Part 1: FZG test method A/8,3/90 for relative scuffing load-carrying capacity of oils (Bánh răng - Quy trình kiểm FZG - phần 1: Phương pháp kiểm A/8,3/90 cho dầu bôi trơn theo quy trình FZG để xác định khả năng chịu tải tróc rỗ tương đối) [7]

ISO 15243:2017, Rolling bearings - Damage and failures - Terms, characteristics and causes (Ổ lăn - Phá hủy và hư hại - Thuật ngữ, đặc điểm và nguyên nhân)

ISO 16281:2025, Rolling bearings - Methods for calculating the modified reference rating life for universally loaded bearings (Ổ lăn - Phương pháp tính toán tuổi thọ danh định tham chiếu sửa đổi cho ổ lăn chịu tải phổ dụng)

ISO 17956:2025, Rolling bearings - Method for calculating the effective static safety factor for universally loaded rolling bearings (Ổ lăn - Phương pháp tính hệ số an toàn tĩnh hiệu quả cho ổ lăn chịu tải phổ dụng)

ISO 21920-1, Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Profile - Part 1: Indication of surface texture (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp biên dạng - Phần 1: Chỉ số kết cấu bề mặt)

ISO 21920-2, Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Profile - Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp biên dạng - Phần 2: Thuật ngữ, định nghĩa và các thông số nhám bề mặt)

ISO 21920-3, Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Profile - Part 3: Specification operators (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp biên dạng - Phần 3: Toán tử đặc tả)

ANSI/AGMA 6001, Design and selection of components for enclosed gear drives (Thiết kế và lựa chọn các bộ phận cho bộ truyền động bánh răng kín)

ANSI/AGMA 6123, Design manual for enclosed epicyclic gear drives (Sổ tay thiết kế bộ truyền động bánh răng hành tinh kín)

ASTM D445, Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids (and calculation of dynamic viscosity) (Phương pháp thử tiêu chuẩn về độ nhớt động học của chất lỏng trong suốt và mờ đục (và tính toán độ nhớt động)) [8]

ASTM D664, Standard test method for acid number of petroleum products by potentiometric titration (Phương pháp thử tiêu chuẩn về số axit của sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế) [9]

ASTM D974, Standard test method for acid and base number by color-indicator titration (Phương pháp thử tiêu chuẩn cho số axit và bazơ bằng chuẩn độ chỉ thị màu) [10]

ASTM D5185, Standard test method for multielement determination of used and unused lubricating oils and base oils by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICPAES) (Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định đa nguyên tố của dầu bôi trơn đã qua sử dụng và chưa qua sử dụng và dầu gốc bằng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng (ICP-AES)) [11]

ASTM D6304, Standard test method for determination of water in petroleum products, lubricating oils, and additives by coulometric Karl Fischer titration (Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định nước trong các sản phẩm dầu mỏ, dầu bôi trơn và phụ gia bằng phương pháp chuẩn độ điện lượng Karl Fischer) [12]

DIN 471, Circlips (retaining rings) for shafts: Normal type and heavy type (Vòng giữ cho trục - Loại thường và loại nặng)

DIN 472, Circlips (retaining rings) for bores: Normal type and heavy type (Vòng giữ cho lỗ - Loại thường và loại nặng)

DIN 473 (tất cả các phần), Calculation of load capacity of shafts and axles (Tính toán khả năng chịu tải của trục và trục khuỷu)

DIN 3990-16, Calculation of load capacity of cylindrical gears - Part 16: Determination of the micro-pitting load-carrying capacity of lubricants using FZG test method GT-C/8,3/90 (Tính toán khả năng tải của bánh răng trụ - Phần 16: Xác định khả năng chịu tải vi rỗ của chất bôi trơn bằng phương pháp thử FZG GT-C/8,3/90)

DIN 6885-1, Drive type fastenings without taper action; Parallel keys, keyways, deep pattern (Chi tiết bắt chặt kiểu truyền động không có tác động côn; Chi tiết bắt chặt song song, then hoa then, hoa văn sâu)

DIN 6892, Mitnehmerverbindungen ohne Anzug - Passfedern - Berechnung und Gestaltung (available in German only) (Các khóa kiểu truyền động không có hành động hình nón - Then bằng - Tính toán và thiết kế)

DIN 7190, Interference fits - Calculation and design rules (Lắp ghép có độ dôi - Quy tắc tính toán và thiết kế)

DIN 51399-1, Testing of lubricants - Determination of elements content in additives, wear and other contaminations - Part 1: Direct determination by optical emission spectral analysis with inductively coupled plasma (ICP OES) (Thử nghiệm chất bôi trơn - Xác định hàm lượng nguyên tố trong chất phụ gia, chất mài mòn và các chất gây ô nhiễm khác - Phần 1: Xác định trực tiếp bằng phân tích phổ phát xạ quang học với plasma cảm ứng (ICP OES))

DIN 51777, Petroleum products - Determination of water content using titration according to Karl Fischer (Sản phẩm dầu mỏ - Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp chuẩn độ theo Karl Fischer)

DIN 51819-3, Testing of lubricants - Mechanical-dynamic testing in the roller bearing test apparatus FE8 - Part 3: Test method for lubricating oils - Applied test bearing: axial cylindrical roller bearing (Thử nghiệm chất bôi trơn - Thử nghiệm cơ học-động lực học trong thiết bị thử nghiệm ổ lăn FE8 - Phần 3: Phương pháp thử nghiệm dầu bôi trơn - Ổ lăn thử nghiệm ứng dụng: ổ lăn trụ trục)

FVA 563 I, FVA Guideline: Recommendations for the standardization of load carrying capacity test on hardened and tempered cylindrical gears, Research Association for Drive Technology (FVA). Frankfurt, 2012 (Hướng dẫn FVA: Khuyến nghị về việc chuẩn hóa thử nghiệm khả năng chịu tải trên bánh răng trụ đã tôi và ram, Hiệp hội nghiên cứu công nghệ truyền động (FVA). Frankfurt, 2012)

VDI 2230-1:2015, Systematic calculation of highly stressed bolted joints - Joints with one cy (Tính toán hệ thống các mối nối bu lông chịu ứng suất cao - Mối nối có một bu lông hình trụ)

VDI 2230-2:2014, Systematic calculation of highly stressed bolted joints - Multi bolted joints (Tính toán hệ thống các mối nối bu lông chịu ứng suất cao - Mối nối có nhiều bu lông)

VDI/VDE 2862-2, Minimum requirements for application of fastening systems and tools - Applications in plant construction, mechanical engineering, equipment manufacturing and for flange connections in components under pressure boundary (Yêu cầu tối thiểu đối với ứng dụng của hệ thống và công cụ buộc chặt - Ứng dụng trong xây dựng nhà máy, kỹ thuật cơ khí, sản xuất thiết bị và cho các kết nối mặt bích trong các thành phần dưới ranh giới áp suất)

3 Thuật ngữ, định nghĩa, chữ viết tắt, đơn vị và quy ước

3.1 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây:

3.1.1

Tải trọng tham chiếu đỡ (bearing reference load)

Tải trọng được lấy từ mômen tham chiếu tác dụng tại điểm áp dụng tải trọng.

3.1.2

Nhiệt độ chất bôi trơn số lượng lớn (bulk lubricant temperature)

Nhiệt độ của chất bôi trơn đại diện cho tổng thể tích của chất bôi trơn trong hệ thống bôi trơn.

3.1.3

Tải trọng thiết kế (design load)

Giá trị tải mà tuabin và các thành phần được thiết kế để chịu được.

Chú thích 1: Tải trọng thiết kế được tính bằng cách áp dụng các hệ số tải trọng cục bộ thích hợp vào tải trọng đặc trưng theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2.

3.1.4

Xác nhận thiết kế (design validation)

Xác nhận, thông qua việc cung cấp bằng chứng khách quan, rằng các yêu cầu cho một mục đích sử dụng hoặc ứng dụng cụ thể đã được đáp ứng.

[NGUỒN: IEC 60050-192:2024, 192-01-18, đã sửa đổi - “thiết kế” đã được thêm vào thuật ngữ, các chú thích đã bị xóa.]

3.1.5

Kiểm tra xác nhận thiết kế (design verification)

Xác nhận, thông qua việc cung cấp bằng chứng khách quan, rằng các yêu cầu cụ thể đã được đáp ứng.

[NGUỒN: IEC 60050-192:2024, 192-01-17, đã sửa đổi - “thiết kế” đã được thêm vào thuật ngữ, các chú thích đã bị xóa.]

3.1.6

Tải trọng tương đương (equivalent load)

Tải trọng khi được lặp lại trong một số chu kỳ nhất định sẽ gây ra cùng một thiệt hại như sự thay đổi tải trọng thực tế nếu áp dụng một số mũ tuổi thọ nhất định.

Chú thích 1: Khi áp dụng cho phạm vi tải, tải trọng tương đương không tính đến mức ứng suất trung bình của các chu kỳ tải.

3.1.7

Tính dễ bị kích thích (excitability)

Khả năng của một bộ phận hộp số cụ thể để trải qua phản ứng rung động cưỡng bức do sự tương tác của cộng hưởng và nguồn kích thích.

3.1.8

Tải trọng cực trị (extreme load)

Tải thiết kể từ bất kỳ nguồn nào, có hoạt động hoặc không hoạt động, tức là giá trị tuyệt đối lớn nhất của thành phần tải tương ứng.

Chú thích 1: Thành phần này có thể là lực, mômen, mômen xoắn hoặc kết hợp các yếu tố này.

3.1.9

Giao diện (interface)

Ranh giới của hộp số là một giá đỡ vật lý cho một thành phần phụ của tuabin gió khác hoặc là một kênh trao đổi như tín hiệu điều khiển, chất lỏng thủy lực hoặc chất bôi trơn.

3.1.10

Nhiệt độ đầu vào chất bôi trơn (lubricant inlet temperature)

Nhiệt độ ổn định của chất bôi trơn tại vị trí đầu vào của hộp số trong hệ thống bôi trơn áp suất hoặc kết hợp.

3.1.11

Tải trọng hoạt động tối đa (maximum operating load)

Tải trọng cao nhất được xác định bởi các trường hợp tải trọng thiết kế được sử dụng trong phân tích mỏi bao gồm hệ số an toàn tải trọng cục bộ như được định nghĩa trong TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2.

3.1.12

Xác nhận mô hình (model validation)

Quá trình xác định mức độ mà mô hình là một đại diện chính xác của các thí nghiệm vật lý tương ứng theo quan điểm sử dụng dự kiến của mô hình.

Chú thích 1: Xem ASME V&V 10.

3.1.13

Kiểm tra xác nhận mô hình (model verification)

Quá trình xác định rằng một mô hình tính toán thể hiện chính xác mô hình toán học cơ bản và giải pháp của nó

Chú thích 1: Xem ASME V&V 10.

3.1.14

Bôi trơn thủy động (hydrodynamic lubrication)

Tình trạng mà các bề mặt trượt được tách biệt hoàn toàn bởi một lớp màng bôi trơn

3.1.15

Bôi trơn hỗn hợp (mixed lubrication)

Hoạt động của ổ trượt có độ dày màng bôi trơn nhỏ hơn độ dày tối thiểu cho phép

3.1.16

Ma trận dòng mưa (rainflow matrices)

Biểu diễn tải trọng mỏi bằng cách sử dụng ma trận hai chiều chứa số lần xuất hiện chu kỳ trong phạm vi phụ của giá trị trung bình và biên độ chu kỳ

Chú thích 1: Xem Phụ lục A.

3.1.17

Công suất tham chiếu (reference power)

Dữ liệu được chọn tùy ý trong phạm vi các điểm đặt công suất của các biến thể tuabin gió mà loại hộp số được thiết kế

3.1.18

Tốc độ tham chiếu (reference speed)

Dữ liệu được chọn tùy ý trong phạm vi các điểm đặt tốc độ rôto của các biến thể tuabin gió mà loại hộp số được thiết kế

3.1.19

Mômen xoắn tham chiếu (reference torque)

Giá trị mômen xoắn được tính toán từ công suất tham chiếu và tốc độ tham chiếu chia cho hiệu suất của tua-bin gió, trong phạm vi điểm đặt mômen xoắn của các biến thể tuabin gió mà loại Hộp số được thiết kế

3.1.20

Tuổi thọ vận hành (service life)

Thời gian hộp số thực hiện chức năng thiết kế của nó trong điều kiện vận hành thực tế mà không có chi phí bảo trì và sửa chữa ngoài kế hoạch.

3.1.21

Chuỗi thời gian (time series)

Tập hợp các chuỗi thời gian của tải, mô tả các chế độ vận hành khác nhau của tuabin gió

Chú thích 1: Các chuỗi thời gian này cùng với các lần xuất hiện tương ứng của chúng chỉ rõ lịch sử tải trong toàn bộ vòng đời thiết kế.

3.2 Chữ viết tắt và đơn vị

Tiêu chuẩn này sử dụng các công thức và mối quan hệ từ một số chuyên ngành kỹ thuật. Do đó, trong một số trường hợp, có những định nghĩa xung đột cho cùng một ký hiệu. Tuy nhiên, tất cả các ký hiệu được sử dụng trong tiêu chuẩn đều được liệt kê, nhưng nếu chưa rõ ràng, định nghĩa cụ thể sẽ được trình bày trong các công thức, đồ thị hoặc văn bản.

	hệ số điều chỉnh tuổi thọ cho độ tin cậy	-
	chiều rộng mặt bánh xe hành tinh	mm
Dpw	đường kính trung bình qua bộ bi hoặc bộ con lăn	mm
ec	hệ số nhiễm bẩn	-
F	lực	N
FP	độ lệch cao độ tích lũy (độ lệch chỉ số), tổng	μm
Fp	hệ số tải đỉnh	-
Fr	sự lệch tâm	μm
	độ lệch độ dốc xoắn ốc của bánh răng nhỏ	mm
	độ lệch độ dốc xoắn ốc của bánh răng lớn	mm
	độ không thẳng hàng trong ăn khớp do các sai lệch trong chế tạo	mm
	độ lệch trong mặt phẳng của thân máy tuabin	mm
	sai lệch lưới gây ra bởi độ lệch của trục căn chỉnh với trục lý tường chiếu vào chiều rộng của bề mặt	mm
	độ lệch ngoài mặt phẳng của vỏ tuabin hoặc giá đỡ	mm
	hệ số ảnh hưởng phân phối tải	-
	độ dày màng bôi trơn tối thiểu cho phép đối với bôi trơn thủy động lực học	μm
KA	hệ số ứng dụng	-
	hệ số tải trọng ngang (ứng suất chân răng)	-
	hệ số tải trọng bề mặt (ứng suất chân răng)	-
	hệ số tải trọng ngang (ứng suất tiếp xúc)	-
	hệ số tải trọng bề mặt (ứng suất tiếp xúc)	-
Kv	hệ số động lực học	-
Ky	hệ số tải ăn khớp	-
kc	hệ số độ tin cậy	-
LB	chiều dài của lỗ ổ lăn của một hành tinh có lỗ hình trụ có vai	mm
Lce	khoảng cách giữa các đường then hoa	mm
Li	tải trọng trung bình trong thùng thứ i	N hoặc Nm
Lnmr	tuổi thọ danh định tham chiếu được sửa đổi kết hợp ở mức độ tin cậy (100 - n) %	10^6 vòng quay
Lnr	tuổi thọ danh định tham chiếu cơ bản ở (100 - n) % độ tin cậy	10^6 vòng quay
LShoulder	chiều dài vai của một hành tinh có lỗ hình trụ có vai	mm
L10mr,i	tuổi thọ danh định tham chiếu đã sửa đổi ở mức tải thứ i với độ tin cậy 90%	10^6 vòng quay
M	mômen	N.m
mn	môđun bình thường	mm
NL	số chu kỳ tham chiếu	-
n	độ tin cậy được thể hiện dưới dạng phần trăm lỗi	%
ni	tốc độ ở mức tải thứ i	-
nR	tốc độ trục	1/min
PIN	đầu vào điện	kW
POUT	đầu ra điện	kW
qi	tỷ lệ thời gian tại mức tải trọng thứ i	-
Ra	giá trị độ nhám trung bình số học theo ISO 6336-2	-
Rj	tải trọng phạm vi, tải trọng chênh lệch đỉnh đến đỉnh trong một chu kỳ mỏi nhất định	-
Rrmr	tỷ lệ vật liệu của cấu hình bánh răng	-
Rq	biên dạng độ nhám (theo tiêu chuẩn ISO 21920)	μm
Rz	độ nhám trung bình từ đỉnh đến đáy theo ISO 6336-2	-
SB	hệ số an toàn chống trầy xước theo tiêu chuẩn ISO TS 6336-20	-
SF	hệ số an toàn cho độ bền uốn (chống gãy răng) theo ISO 6336-3	-
SH	hệ số an toàn cho độ bền bề mặt (chống rỗ) theo ISO 6336-2	-
SintS	hệ số an toàn chống trầy xước theo tiêu chuẩn ISO TS 6336-21	-
SR	độ dày vành của một hành tinh có lỗ hình trụ	mm
SRa	độ dày vành của một hành tinh có lỗ hình trụ có vai	mm
SRe	độ dày vành của một hành tinh có lỗ thuôn nhọn	mm
SShoulder	độ dày vành của vai hành tinh có lỗ hình trụ có vai	mm
S0	(ổ lăn) hệ số an toàn tĩnh	-
Sλ	hệ số an toàn chống rỗ vi mô	-
YNT	hệ số tuổi thọ đối với ứng suất chân răng cho các điều kiện thử chuẩn	-
YSg	các hệ số hiệu chỉnh ứng suất cho các răng có góc lượn chân răng	-
Yβ	hệ số góc xoắn ốc (chân răng)	-
ZNT	hệ số tuổi thọ đối với ứng suất tiếp xúc trong điều kiện thử nghiệm tham chiếu	-
	hệ số an toàn từng phần của tải	-
	hệ số an toàn từng phần do hệ quả của lỗi	-
	tỷ lệ độ nhớt	-
	tỷ lệ giữa độ dày màng và độ hoàn thiện bề mặt composite	-
	hệ số độ dày màng quan trọng	-
	độ dày màng bôi trơn tối thiểu cụ thể	-
	độ dày màng bôi trơn cụ thể cho phép	-
σH	ứng suất tiếp xúc	MPa
AGMA	Hiệp hội các nhà sản xuất bánh răng Mỹ
ANSI	Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ
ASTM	Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ
DIN	Viện Tiêu chuẩn Đức
DLC	các trường hợp tải thiết kế như được sử dụng trong TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2)
EP	áp suất cực đại
EXT	tải trọng cực đại (ma trận)
FAT	kiểm tra chấp nhận của nhà máy
FEA	phân tích phần tử hữu hạn
FMEA	phân tích tác động và chế độ lỗi
FMECA	phân tích tác động và chế độ lỗi nghiêm trọng
FVA	Hiệp hội nghiên cứu công nghệ truyền động
FZG	“Trung tâm Nghiên cứu Bánh Răng và Cơ Khí Truyền Động” TU Munich
GfT	Hội Tribology
GS	phía máy phát
HRC	thang độ cứng Rockwell C
HS-IS	trục trung gian tốc độ cao
HS-PC	trục hành tinh mang tốc độ cao
HS-PS	trục hành tinh tốc độ cao
HSS	trục tốc độ cao
IEC	Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế
IECRE	Hệ thống IEC để chứng nhận các tiêu chuẩn liên quan đến thiết bị sử dụng trong các ứng dụng năng lượng tái tạo
ISO	Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn hoá
IS-PC	trục hành tinh mang tốc độ trung bình
IS-PS	trục hành tinh tốc độ trung bình
LRD	phân bố tải trọng theo vòng quay (biểu đồ histogram)
LS-IS	trục trung gian tốc độ thấp
LS-PC	trục hành tinh mang tốc độ thấp
LS-PS	trục hành tinh tốc độ thấp (hoặc trục bánh răng hành tinh tốc độ thấp)
LSS	trục tốc độ thấp
PS	trục hành tinh (hoặc trục bánh răng hành tinh)
PTO	trục truyền động phụ, trục đầu ra phụ dùng để truyền công suất đến các thiết bị phụ trợ như bơm dầu
RFC	đếm dòng mưa
RS	phía rotor
SPC	kiểm soát quy trình thống kê
TFF	nứt sườn răng
VDE	Hiệp hội Công nghệ Điện, Điện tử và Thông tin
VDI	Hiệp hội Kỹ sư Đức
WEC	vết nứt khắc màu trắng

3.3 Quy ước

3.3.1  Ký hiệu trục - ví dụ về cấu trúc hộp số tuabin gió điển hình

Hình 1 đến Hình 4 thể hiện ký hiệu của trục trong cấu hình hộp số 3 cấp và 4 cấp thông thường

Hình 1 - Bố trí trục trong hộp số trục song song 3 cấp

 

Hình 2 - Bố trí trục trong hộp số 3 cấp có một cấp hành tinh

Hình 3 - Bố trí trục trong hộp số 3 cấp có 2 cấp hành tinh

 

Hình 4 - Bố trí trục trong hộp số 4 cấp có 3 cấp hành tinh

4 Quy trình thiết kế

4.1  Quy định chung

Mục tiêu của việc thiết kế Hộp số tuabin gió là đạt được tính khả dụng cao và đảm bảo độ tin cậy để đạt chi phí bảo trì và sửa chữa có thể dự đoán trong suốt vòng đời thiết kế.

4.2  Kiểu hộp số

Hầu hết các loại tuabin gió đều được cung cấp theo nhiều biến thể để tính đến các biến thể về ứng dụng, điều kiện vận hành, chế độ gió, tần số lưới, đường kính rôto hoặc định mức công suất. Các biến thể Hộp số khác nhau có thể đáp ứng các nhu cầu khác nhau, ví dụ như về tốc độ tham chiếu, tỷ số truyền hoặc mômen xoắn tham chiếu. Các biến thể hộp số này thuộc cùng một loại Hộp số nếu đáp ứng tất cả các tiêu chí sau:

• Tất cả các biến thể đều có chung cơ sở thiết kế, sử dụng cùng khái niệm và công nghệ, và chia sẻ cùng quy trình sản xuất;

• Tất cả các thông số thiết kế và vận hành đều nằm trong phạm vi quy định trong Bảng 1, thiết kế của biến thể tuân thủ các hệ số an toàn tối thiểu được tính toán và các yêu cầu về tuổi thọ định mức được quy định trong Điều 6 và đánh giá rủi ro được mô tả trong 4.5 không chỉ ra các chế độ lỗi mới.

Các biến thể của cùng một loại hộp số thường sẽ chia sẻ các thành phần hoặc môđun (ví dụ như một tầng hành tinh hoàn chỉnh). Các biến thể trong một loại hộp số có thể được kiểm tra xác nhận bằng tính tương đồng như mô tả trong 7.4.3 nếu ít nhất một biến thể của loại đó được kiểm tra xác nhận bằng cách thử nghiệm theo Điều 7.

Bảng 1 - Xác định loại hộp số

Điểm chung trong một loại hộp số	Sự khác biệt cho phép đối với hộp số được kiểm tra xác nhận bằng thử nghiệm
Tốc độ tham chiếu của bất kỳ giai đoạn bánh răng nào	Trong phạm vi từ -10 % đến +5 %
Mômen xoắn tham chiếu đầu vào Hộp số	Trong phạm vi từ -10 % đến +5 %
Số lượng bánh răng hành tinh	Đối với bánh răng hành tinh 4 đến 5: ±1 Đối với 6 bánh răng hành tinh trở lên: ±2
Chiều rộng răng của bất kỳ giai đoạn bánh răng nào	Trong vòng ±10 %
Hình học vĩ mô bánh răng	Ứng suất tiếp xúc trong phạm vi từ -10 % đến +5 % Ứng suất uốn trong phạm vi từ -20 % đến +10 % Trượt cụ thể trong phạm vi ±10 % Tần số ăn khớp trong phạm vi ±10 %
Hình học vi mô bánh răng	Cùng một loại sửa đổi Áp suất tiếp xúc cục bộ tối đa trong vòng ±10 %
Độ bền và chất lượng của vật liệu bánh răng	Cùng một thông số kỹ thuật vật liệu theo TCVN 7578-5 (ISO 6336-5) và quy trình xử lý nhiệt tương đương (trừ khi, đối với vật liệu thay thế cùng loại và phương pháp xử lý nhiệt, độ bền được kiểm tra xác nhận bằng thử nghiệm vật liệu theo 6.1.4)
Độ bền và chất lượng vật liệu cho các thành phần kết cấu	Cùng một vật liệu cơ bản và quy trình xử lý nhiệt tương đương (trừ khi, đối với vật liệu thay thế cùng loại, phương pháp xử lý nhiệt và chênh lệch tối đa ±5 % về môđun đàn hồi, độ bền được kiểm tra xác nhận bằng thử nghiệm vật liệu theo 6.5)
Bố trí ổ lăn	Bố trí giống nhau và loại ổ lăn giống nhau
Kích thước ổ lăn	Ứng suất tiếp xúc trong phạm vi ±10 %
Kích thước ổ trượt	Độ dày màng tối thiểu trong phạm vi từ -5 % đến +20 % và áp suất tiếp xúc trung bình trong phạm vi từ -20 % đến +5 %
Đường tải trọng kết cấu	Cùng khái niệm và kích thước của mối nối, mặt bích, v.v.
Các yếu tố cáu trúc	Độ cứng liên quan đến phân phối tải của bánh răng (6.1.3) và ổ lăn (6.2.7 và 6.3.6) trong phạm vi ±5 %
Lắp hộp số	Bố trí giống nhau
Bôi trơn	Tốc độ dòng chảy trong vòng ±5 % và tốc độ lọc beta trong phạm vi ±5 %
Loại chất bôi trơn	Cùng loại dầu gốc và cùng cấp độ nhớt và chỉ số độ nhớt trong phạm vi ±20 %

4.3  Tuổi thọ thiết kế, tuổi thọ sử dụng và độ tin cậy

Tuổi thọ thiết kế của hộp số ít nhất phải bằng tuổi thọ của tuabin gió. TCVN 10687-1 (IEC 61400-1) yêu cầu tuổi thọ thiết kế của tuabin gió đối với các cấp gió từ I đến III phải ít nhất là 20 năm. TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2 xác định các cấp gió bổ sung có thể có tuổi thọ thiết kế khác nhau. Tải trọng được tổng hợp cho tuổi thọ thiết kế này được sử dụng để thiết kế và đánh giá các thành phần hộp số theo các tiêu chuẩn thiết kế cụ thể. Các tiêu chuẩn thiết kế này (ví dụ: bộ ISO 6336 hoặc ISO 281) được xây dựng cho các ứng dụng chung và không quy định các hệ số an toàn hoặc tuổi thọ thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cho các ứng dụng cụ thể. Chúng đưa ra các số liệu khác nhau, chẳng hạn như hệ số an toàn, tuổi thọ định mức và/hoặc khả năng hỏng hóc.

Độ tin cậy thiết kế của hộp số phải được tính toán từ các số liệu này theo IEC TS 61400-4-1. IEC TS 61400-4-1 tính toán độ tin cậy thiết kế cho một số chế độ lỗi giới hạn, trong đó có các phương pháp tính toán được công nhận chung. Đối với các chế độ lỗi này, phương pháp cho phép so sánh độ tin cậy thiết kế giữa các thiết kế hộp số khác nhau hoặc so sánh các điều kiện vận hành khác nhau về độ tin cậy của cùng một thiết kế hộp số.

Phiên bản hiện tại của IEC TS 61400-4-1 chưa bao quát đầy đủ tất cả các chế độ lỗi có liên quan trong hộp số tuabin gió. Do đó, không thể đánh giá chính xác độ tin cậy trong vận hành, và tiêu chuẩn này không nên được sử dụng để đặt mục tiêu độ tin cậy cho hệ thống. Bên cạnh đó, việc sử dụng tiêu chuẩn này để tối ưu hóa độ tin cậy hệ thống là chưa phù hợp, vì nó có thể khiến thiết kế tập trung vào các chế độ lỗi có thể tính toán được, từ đó bỏ sót hoặc gây bất lợi cho các cơ chế hỏng hóc khác ví dụ như hiện tượng trượt trong ổ lăn.

Việc áp dụng IEC TS 61400-4-1 và so sánh kết quả với xác suất hỏng hóc rõ ràng ngoài thực tế có thể cung cấp thông tin có giá trị để hoàn thiện và xác nhận phương pháp.

Việc bảo trì theo lịch trình và thậm chí là việc thay thế các bộ phận theo lịch trình (hoặc phòng ngừa) có thể làm tăng tính khả dụng và độ tin cậy của hộp số hoặc kéo dài tuổi thọ hữu ích còn lại của hộp số.

Các thành phần có tuổi thọ thiết kế ngắn hơn tuổi thọ được quy định cho toàn bộ hộp số phải có thể bảo dưỡng hoặc thay thế được. Hệ thống giám sát tình trạng có thể tăng thêm tính khả dụng vì chúng có thể phát hiện ra lỗi kịp thời để lập kế hoạch sửa chữa.

4.4  Loại thành phần và hệ quả của lỗi

TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2 xác định các loại thành phần là một hàm của hệ quả của lỗi. Hệ số an toàn bộ bộ cho hệ quả của lỗi, , đối với các thành phần hộp số sẽ tương ứng với lớp 2 theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1).

Loại 3 theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1) có thể áp dụng cho một số thành phần hộp số nếu chúng hỗ trợ bộ truyền động, phanh hoặc thiết bị chặn là một phần của các chức năng bảo vệ tuabin gió không dự phòng. Bất kỳ thành phần hộp số loại 3 nào cũng phải được ghi lại.

4.5  Quy trình thiết kế

Thiết kế hệ thống truyền động cho tuabin gió là một quá trình lặp đi lặp lại, tích hợp đầu vào từ nhiều lĩnh vực như thiết kế và chiến lược điều khiển tuabin gió, khái niệm hệ thống truyền động, thiết kế hộp số, khái niệm và thiết kế ổ lăn hoặc lựa chọn chất bôi trơn. Các bên liên quan nên được đưa vào càng sớm càng tốt trong quá trình thiết kế. Sơ đồ quy trình thiết kế được hiển thị trên hình 5 có thể được sử dụng làm điểm khởi đầu.

Hình 5 - Sơ đồ quy trình thiết kế

Trong suốt quá trình thiết kế, tất cả các bên liên quan phải đồng thời tham gia vào quá trình phân tích hệ thống quan trọng có hệ thống và được lập tài liệu, chẳng hạn như phân tích chế độ lỗi và tác động (FMEA) hoặc phân tích chế độ lỗi, tác động và mức độ quan trọng (FMECA), để xác định các giả định thiết kế có ảnh hưởng mạnh đến thiết kế, sản xuất và vận hành hộp số chính xác. Phân tích hệ thống phải bao gồm:

• các trường hợp tải trọng thiết kế có liên quan;

• kiến trúc hệ thống;

• giao diện;

• yêu cầu về giao diện;

• yêu cầu chức năng cho từng thành phần;

• các chế độ lỗi tiềm ẩn;

• hệ quả tiềm ẩn do lỗi;

• các thành phần có tuổi thọ hạn chế;

• bôi trơn và làm mát;

• nhu cầu về chất lượng sản xuất;

• dịch vụ và bảo trì;

• giám sát;

• vận tải;

• cài đặt;

• đưa vào vận hành.

Bước đầu tiên của quy trình thiết kế tuabin gió bao gồm lựa chọn thiết kế rôto, cấu hình hệ thống truyền động, phương pháp giới hạn mômen xoắn và công suất, và kiến trúc hệ thống điều khiển. Phân tích ban đầu về rôto và thiết kế điều khiển dẫn đến lần lặp đầu tiên của khái niệm hộp số, phạm vi thiết kế và các đặc điểm vận hành bao gồm tải hệ thống.

Khái niệm hộp số này tạo thành cơ sở để thiết lập mô hình hệ thống truyền động bao gồm các giao diện và giả định giao diện có liên quan như đã nêu trong Điều 5. Dựa trên mô tả này, các trường hợp tải thiết kế (DLC) có liên quan được xác định theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) và IEC TS 61400-3-2, và các tính toán tải chi tiết hơn sẽ tạo ra tải thiết kế tại các giao diện đã xác định. Vì tải của tuabin gió chịu ảnh hưởng đáng kể bởi các hệ thống điều khiển và điều chỉnh, nên tác động của các hành động điều khiển lên tải được đưa vào phân tích này. Tải thiết kế thu được thường bao gồm các mô phỏng chuỗi thời gian cho nhiều điều kiện. Sau đó, chúng có thể được xử lý thành các bảng tải cực đại, phổ mỏi dưới dạng ma trận dòng mưa hoặc biểu đồ tần suất tải và các mô tả khác về đặc điểm vận hành (xem Phụ lục A).

Việc quy định tải trọng thiết kế tại các giao diện sẽ hoàn thiện cơ sở thiết kế (như được xác định trong IECRE OD-501) cho hộp số, được biểu thị là mốc quan trọng <1> trên Hình 5.

Với tải trọng và đặc điểm vận hành được xác định và quy định, thiết kế hộp số ban đầu có thể diễn ra. Vì các chi tiết thiết kế thực tế của Hộp số ảnh hưởng đến động lực học của tuabin, nên các ước tính và giả định hợp lý được đưa ra cho một số chuyển động, độ lệch và phản ứng động khác tại các giao diện. Ví dụ, những điều này có thể được suy ra từ các thiết kế tuabin gió trước đó. Khi các giá trị đã được kiểm tra xác nhận có sẵn từ phân tích thiết kế và thử nghiệm chi tiết hơn, chúng có thể được đưa vào các mô phỏng tiếp theo. Các tính toán định mức và đánh giá độ bền kết cấu như được mô tả trong Điều 6 của tiêu chuẩn này kết thúc giai đoạn thiết kế, như được hiển thị là mốc quan trọng <2> trên Hình 5.

Thiết kế ban đầu tạo ra một hoặc nhiều hộp số nguyên mẫu. Thiết kế nguyên mẫu được kiểm tra xác nhận ở nhiều cấp độ khác nhau như mô tả trong Điều 7. Kế hoạch kiểm tra xác nhận được mô tả trong Điều 7 được lấy từ phân tích hệ thống quan trọng và dựa trên tải trọng thiết kế cũng như độ không đảm bảo trong thiết kế. Hoàn thành thành công và lập tài liệu về các hoạt động kiểm tra xác nhận sẽ hoàn thiện các thử nghiệm loại, được biểu thị bằng mốc quan trọng <3> trên hình 5. Các mục tiêu kiểm tra xác nhận bị bỏ lỡ yêu cầu cải tiến thiết kế, sau đó là lặp lại một phần các hoạt động kiểm tra xác nhận để chứng minh hiệu quả của các cải tiến. Trong quá trình tăng tốc sản xuất, khả năng và tính ổn định của tất cả các bước sản xuất và lắp ráp cũng như các quy trình đảm bảo chất lượng được thiết lập như được mô tả trong Điều 8. Bước này bao gồm việc phát triển thông số kỹ thuật cho các thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy trong sản xuất hàng loạt, dựa trên phân tích hệ thống quan trọng cũng như kết quả kiểm tra xác nhận thiết kế như được quy định thêm trong 8.5. Mốc quan trọng <4> trong Hình 5 bao gồm việc hoàn thành các công tác chuẩn bị cho sản xuất hàng loạt.

Mốc quan trọng <5> trên hình 5 biểu thị quá trình xem xét thiết kế tích hợp sử dụng kết quả kiểm tra xác nhận, kinh nghiệm sản xuất và bất kỳ dữ liệu thử nghiệm hoặc hoạt động thực địa nào có sẵn để đánh giá, kiểm tra xác nhận hoặc có thể lặp lại thiết kế.

5 Giao diện hộp số và tải trọng

5.1 Quy định chung

Bộ IEC 61400 xác định các yêu cầu thiết kế cho tuabin gió bao gồm DLC cho các điều kiện vận hành khác nhau trong toàn bộ vòng đời thiết kế cũng như các điều kiện môi trường tại vị trí.

Các điều kiện bên ngoài và tình huống thiết kế của hộp số phải tuân theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1). Các yêu cầu bổ sung cho các ứng dụng ngoài khơi phải được đưa vào theo TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) hoặc IEC TS 61400-3-2.

5.2 Giao diện

Tất cả các giao diện giữa hộp số và tuabin gió phải được xác định. Tối thiểu, những điều sau đây phải được quy định cho mỗi giao diện:

• lực và mômen tác động lên giao diện;

• tốc độ quay;

• nhiệt độ;

• điện áp và dòng điện cho các thiết bị điện như máy bơm hoặc máy sưởi;

• lưu lượng chất bôi trơn, nhiệt độ và áp suất.

Thông số kỹ thuật giao diện cũng phải giải quyết các điều kiện không mong muốn tiềm ẩn có thể xảy ra trong giao diện, ví dụ:

• sai lệch hoặc dung sai căn chỉnh;

• chuyển động tương đối;

• gia tốc;

• độ lệch;

• dòng điện đi lạc.

5.3 Tải trọng

Tải Hộp số sẽ được tính toán dựa trên tải tuabin gió theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1).

Các yêu cầu bổ sung cho các ứng dụng ngoài khơi sẽ được đưa vào theo TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) hoặc IEC TS 61400-3-2.

Các điều kiện bên ngoài và tình huống thiết kế đặc biệt quan trọng đối với Hộp số phải được xác định và xem xét trong quá trình thiết kế:

• các tình huống dẫn đến chuyển động Hộp số toàn cầu;

• các tình huống dẫn đến đảo ngược mômen xoắn;

• các tình huống phát sinh do tải không đối xứng và không mômen xoắn trên Hộp số.

Tất cả tải trọng được sử dụng trong thiết kế Hộp số phải được ghi lại và tối thiểu phải bao gồm các dữ liệu sau:

• hệ tọa độ trong đó tải trọng được mô tả;

• mô tả các trường hợp tải trọng thiết kế theo TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) hoặc IEC TS 61400-3-2, bao gồm tải trọng cực đại và tải trọng mỏi;

• thời gian và tần suất xảy ra;

• phân bố tải trọng theo vòng quay (LRD) thể hiện số vòng quay của trục tại một thời điểm nhất định mức mômen xoắn;

• tải trọng đồng thời liên quan đến thiết kế dẫn động tải trọng cực đại. Tải trọng phải là được trình bày như mô tả trong TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phụ lục I;

• thông tin về mô hình mô phỏng tải miền thời gian bao gồm tỷ số truyền tổng, quán tính và độ cứng.

5.4 Động lực truyền động

5.4.1  Quy định chung

Phân tích động lực học truyền động sẽ được thực hiện để đánh giá khả năng kích thích của hộp số trong phạm vi tốc độ hoạt động của hệ thống tuabin gió. Mục đích của phân tích là xác định mức tải vượt quá mức tải được dự đoán bởi mô hình khí động học toàn cầu của tuabin gió.

Hệ thống tuabin gió, bao gồm hộp số và tất cả các thành phần truyền động, là một hệ thống động có thể truyền và có khả năng khuếch đại bất kỳ sự kích thích nào; cả những sự kích thích được tạo ra bên trong hộp số hoặc những sự kích thích được tạo ra bởi các hệ thống giao diện và được truyền đến hộp số. Độ trung thực của phân tích truyền động sẽ cho phép nắm bắt được phản ứng tần số cao hơn (ví dụ: 350 Hz, xem B.3) vì tần số mà khả năng kích thích xảy ra có thể cao hơn đáng kể so với độ phân giải thông thường của các mô hình khí động học toàn cầu (thường là ≤ 25 Hz, xem B.3). Trong tuabin gió hoạt động ở tốc độ thay đổi, những sự kích thích này xảy ra trên một phạm vi tần số rộng.

5.4.2  Yêu cầu mô hình

Mô hình phân tích động phải bao gồm khối lượng, quán tính, độ cứng và các đặc tính giảm chấn của ít nhất các yếu tố sau:

• cánh rôto và trục, biểu diễn tất cả các dao động riêng theo hướng cạnh lên đến ít nhất 10Hz;

• hộp số;

• máy phát điện, bao gồm ít nhất rôto, khung stato và vỏ máy;

• trục chính, ổ lăn chính và cấu trúc hỗ trợ ổ lăn chính;

• khớp nối trục;

• đĩa phanh;

• giá đỡ hộp số và máy phát điện;

• thể hiện đơn giản của nền móng chính và đỉnh tháp, thể hiện sự đóng góp của kết cấu đỡ vào các chế độ lăn của hệ thống truyền động quanh trục dọc của nó.

Hộp số sẽ được phân tích thành các phần tử riêng lẻ biểu diễn độ cứng, khối lượng, quán tính và giá trị giảm chấn của bánh răng, trục, giá đỡ hành tinh, ổ lăn và vỏ hộp. Đặc biệt, độ cứng hướng tâm tuyến tính của ổ lăn hành tinh sẽ được đưa vào mô hình. Mỗi phần tử sẽ được rời rạc hóa bởi ít nhất hai khối lượng và một độ cứng, ngoại trừ bánh răng hành tinh có thể được biểu diễn bằng một khối lượng.

Mô hình phân tích phải bao gồm tối thiểu một bậc tự do xoắn cho tất cả các thành phần hộp số và cho phép chuyển động quay cứng của toàn bộ hộp số chống lại các gối đỡ mômen xoắn. Khi xuất hiện các dạng dao động riêng không xoắn, cần bổ sung thêm các bậc tự do thích hợp. Ví dụ:

• Dao động lắc dọc trục của trục cần được mô hình hóa bằng một bậc tự do bổ sung theo phương trục, đồng thời thể hiện được độ cứng dọc trục của ổ đỡ.

• Dao động lắc ngang hoặc lắc xoay của các thành phần hộp số nên được biểu diễn bằng các bậc tự do quay tương ứng.

• Các dạng dao động xoắn kết hợp với dao động uốn cần được mô tả bằng các phần tử đàn hồi.

Sự khác biệt đáng kể giữa tần số riêng mô phỏng và tần số riêng đo được như mô tả trong 5.4.5 có thể chỉ ra sự khởi đầu của những hiệu ứng như vậy.

Các thông số đầu vào có liên quan, chẳng hạn như độ cứng, nên được tính toán theo các tiêu chuẩn thành phần có liên quan hoặc bằng các mô hình tính toán phân tích hoặc số. Ngoài ra, có thể sử dụng dữ liệu thử nghiệm đại diện (ví dụ từ các thiết kế tương tự).

Độ cứng của ăn khớp bánh răng sẽ được biểu diễn trong mô hình dưới dạng giá trị trung bình không đổi trong một chu kỳ ăn khớp. Các phân tích trong miền thời gian sẽ bao gồm tác động kích thích ăn khớp dựa trên sai số truyền hoặc tính toán độ cứng ăn khớp động. Ngoài ra, có thể sử dụng hàm kích thích bậc cao hơn (ví dụ chuỗi Fourier).

5.4.3  Phân tích cần thiết

5.4.3.1  Phạm vi phân tích

Phân tích sẽ bao gồm toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động của loại hộp số, bao gồm các chế độ hoạt động khác nhau (ví dụ: hoạt động giảm tiếng ồn).

5.4.3.2 Phân tích mô hình và phân phối năng lượng

Phân tích mô thức và các giá trị riêng, tần số riêng và hình dạng mô thức tương ứng sẽ được tính toán từ trạng thái vận hành tuyến tính. Nếu các hiệu ứng phi tuyến tính như độ cứng ly tâm của lưỡi dao được xem xét, mô hình sẽ được tuyến tính hóa tại các điểm mômen xoắn và tốc độ đại diện thông qua hoạt động bình thường.

5.4.3.3  Biểu đồ Campbell

Biểu đồ Campbell sẽ được sử dụng để hiển thị kết quả phân tích, bao gồm:

• Tần số kích thích cơ bản và các sóng hài liên quan của chúng, chẳng hạn như ăn khớp bánh răng, vòng quay trục, vòng quay rôto, đường đi của cánh quạt, đường đi của cực máy phát hoặc đường đi của khe máy phát;

• Tần số riêng xoắn của hệ thống truyền động chịu ảnh hưởng bởi các thành phần hộp số.

Nếu đánh giá khả năng kích thích cho thấy tần số riêng không xoắn đóng vai trò quan trọng trong phản ứng động của hệ thống, thì sơ đồ Campbell phải bao gồm các tần số riêng này.

Cần phải phân tích các cộng hưởng tiềm tàng được xác định tại giao điểm của tần số kích thích, bao gồm cả sóng hài của nó, với tần số riêng.

5.4.3.4  Phân tích tạm thời

Mục tiêu của phân tích quá độ là xác định các điều kiện vận hành trong đó các phản ứng động có thể xảy ra ở tần số cao hơn tần số thường được bao phủ bởi các mã khí động học. Các sự kiện quá độ sau đây sẽ được phân tích:

• duy trì chế độ vận hành khi có sự cố;

• sự cố ngắn mạch.

Tùy thuộc vào chiến lược điều khiển tuabin, các điều kiện vận hành sau đây cần được đánh giá:

• bắt đầu và dừng sự kiện;

• dừng các sự kiện liên quan đến phanh cơ học;

• các chức năng điều khiển có liên quan làm giảm tín hiệu mômen xoắn (ví dụ chức năng giảm chấn);

• các chức năng ổn định lưới điện có liên quan, đặc biệt liên quan đến việc đảo ngược mômen xoắn.

5.4.4  Đánh giá khả năng kích thích

Khả năng kích thích của các bộ phận hộp số cụ thể trong hộp số sẽ được phân tích bằng tất cả các phương pháp sau:

• sự phân bố động năng và thế năng;

• đánh giá sơ đồ Campbell;

• phân tích thứ tự quét qua phạm vi tốc độ hoạt động được mô phỏng trong miền thời gian.

Khả năng kích thích phụ thuộc vào nhiều khía cạnh, một số trong đó chỉ có thể dự đoán được với độ tin cậy hạn chế như chức năng giảm chấn hoặc kích thích bánh răng. Các nghiên cứu về độ nhạy nên được thực hiện để đánh giá tác động của độ không đảm bảo trong các tham số đầu vào của mô hình đối với khả năng kích thích của các thành phần hộp số cụ thể khác nhau trong hộp số.

Mức độ kích thích có thể chấp nhận được có thể được rút ra từ kinh nghiệm với các hộp số trước đây có thiết kế tương tự trong các ứng dụng tương tự (ví dụ bằng cách so sánh biên độ trong hoạt động cộng hưởng với hoạt động không cộng hưởng). Nếu tải mô phỏng từ phân tích động, bao gồm tải từ các sự kiện thoáng qua như tổn thất lưới hoặc điện áp thấp đi qua, vượt quá tải thiết kế đã quy định, thì tải mô phỏng nên được xem xét trong thiết kế hộp số.

Cần đặc biệt chú ý đến:

• hoạt động cộng hưởng với phản ứng rung động cao được dự đoán;

- xung quanh tốc độ tham chiếu, bao gồm phạm vi kiểm soát tốc độ động của tuabin;

- xung quanh các điểm hoạt động có tỷ lệ cao trong biểu đồ thời gian;

- xung quanh các điểm đặt gần như tĩnh trong hoạt động giảm tiếng ồn;

• trường hợp tải quá độ vượt quá tải trọng cực đại đã quy định;

• sự kích thích tới hạn của chế độ trục hoặc uốn cong (ví dụ do kiến trúc truyền động và/hoặc hành tinh ăn khớp bánh răng).

Nếu phân tích cho thấy sự kích thích ở mức tải quan trọng, thiết kế hộp số, thiết kế hệ thống truyền động hoặc chiến lược điều khiển tuabin gió cần được điều chỉnh cho phù hợp.

5.4.5  Kiểm tra xác nhận đáp ứng động trong môi trường hệ thống

Các yêu cầu kiểm tra xác nhận đối với đáp ứng động được mô tả trong Điều 7. Phân tích cộng hưởng xoắn cho hộp số trong tuabin gió nên được lặp lại với một mô hình đã được kiểm tra xác nhận.

Hướng dẫn kiểm tra xác nhận tính hợp lệ của các mô hình mô phỏng được nêu trong Phụ lục B.

6 Yêu cầu về thiết kế và đánh giá

6.1 Bánh răng

6.1.1  Cân nhắc về độ tin cậy

ISO 10825-1 và ISO TR 10825-2 mô tả các chế độ lỗi phổ biến nhất của bánh răng, bao gồm hình dạng, cơ chế hỏng hóc và các yếu tố ảnh hưởng. Không phải tất cả các chế độ lỗi này đều mang tính quyết định và có thể được dự đoán chính xác bằng các mô hình tính toán đã được xác thực. Đối với các chế độ lỗi khác, các quy trình tính toán đã được công bố nhưng vẫn chưa được xác thực.

Khả năng chịu tải của bánh răng được tính toán theo bộ ISO 6336 bằng cách sử dụng các số ứng suất cho phép, một số trong số đó được lấy từ các thử nghiệm bánh răng trên các giàn thử nghiệm liên tiếp về độ bền bề mặt và từ các thử nghiệm xung để xác định độ bền của chân răng. Thông tin về một số bánh răng thử nghiệm cụ thể có thể được cho trong TCVN 7578-5 (ISO 6336-5). Các ảnh hưởng không được đề cập trong các thử nghiệm tham chiếu được xem xét bằng các yếu tố ảnh hưởng, dựa trên các thử nghiệm hoặc kinh nghiệm với các hình học vĩ mô và vi mô khác nhau của bánh răng, chất bôi trơn và các yếu tố khác. Những ảnh hưởng này được mô tả trong ISO 6336-2 và ISO 6336-3. Các ứng suất cho phép trong TCVN 7578-5 (ISO 6336-5) dựa trên xác suất tồn tại 99 % của các bánh răng thử nghiệm. Độ tin cậy của bánh răng không chỉ phụ thuộc vào các ứng suất cho phép mà còn phụ thuộc vào các hiệu ứng như:

• điều kiện hoạt động;

• quy trình sản xuất;

• kiểm soát chất lượng;

• hiệu quả của hệ thống bôi trơn (phân phối, vệ sinh, làm mát);

• tính chất vật liệu.

Các hệ số an toàn tối thiểu theo yêu cầu của tiêu chuẩn này nhằm mục đích tính đến những ảnh hưởng này. Các hệ số an toàn tối thiểu được xác định trong 6.1.2 được rút ra từ kinh nghiệm về hộp số tuabin gió (xem thêm IEC TR 61400-4-3).

6.1.2  Tính toán khả năng chịu tải của bánh răng

6.1.2.1  Độ bền bề mặt (rỗ) và độ bền uốn của răng

Khả năng chịu tải của bánh răng là thước đo khả năng chịu lực vượt trội của một bánh răng cụ thể cho một ứng dụng. Tải trọng bánh răng phải được tính toán theo ISO 6336-2:2019 và ISO 6336-3:2019. Quy tắc của thợ mỏ phải được áp dụng theo ISO 6336-6 để tính toán các hệ số an toàn bằng cách sử dụng tải trọng thiết kế. Các hệ số tuổi thọ, ZNT và YNT, tại số tham chiếu của các chu kỳ tải, NL, phải được xác định bằng cách sử dụng đường cong(các đường cong) giao nhau tại 0,85 ở 1010 chu kỳ bằng cách sử dụng mối quan hệ logarit-logarit. Các hệ số an toàn thu được cho độ bền bề mặt (chống rỗ) SH và độ bền uốn (chống gãy răng) SF phải bao gồm các chu kỳ được tạo ra trong suốt tuổi thọ thiết kế đã quy định.

Tính toán bánh răng có thể sử dụng mômen xoắn tương đương trong giai đoạn thiết kế ban đầu. Để biết thêm thông tin, hãy tham khảo ISO 6336-6.

Để tính toán khả năng chống rỗ, đường cong 2 (không cho phép rỗ) trong ISO 6336-2:2019, Hình 6 (và các thông số tương ứng từ ISO 6336-2:2019, Bảng 5) sẽ được áp dụng.

Nếu các thông số kỹ thuật tải hoặc bộ tải khác nhau được cung cấp, bộ tải gây hư hại nhiều nhất sẽ được sử dụng để tính toán độ mỏi. Đối với tính toán tĩnh, tải cực đại cao nhất từ các bộ tải này sẽ được sử dụng.

Các khía mài trên sườn răng hoặc ở chân răng có thể làm giảm độ bền uốn của răng.

Các hệ số an toàn về độ bền bề mặt (chống rỗ) SH theo ISO 6336-2:2019 và độ bền uốn (chống gãy răng) SF theo ISO 6336-3:2019 phải đáp ứng hoặc vượt quá các giới hạn được xác định trong Bảng 2. IEC TR 61400-4-3 có chứa nội dung so sánh các tính toán ứng suất chân răng theo ISO 6336-3:2006 và ISO 6336-3:2019.

Bảng 2 - Hệ số an toàn tối thiểu cho khả năng chống rỗ và độ bền uốn

	ISO 6336-3:2019 Phương pháp B	ISO 6336-3:2019 Phương pháp A	ISO 6336-3:2019 Phương pháp A hoặc B
≥ 0,85	SF ≥ 1,56	SF ≥ 1,56	SH ≥ 1,25
< 0,85	SF ≥ 1,56 x

6.1.2.2  Độ dày vành bánh răng hành tinh

Nếu sử dụng Phương pháp B của ISO 6336-3:2019 cho bánh răng hành tinh, thì độ dày vành bánh răng hành tinh S_R phải đáp ứng các yêu cầu sau để tránh mức độ ứng suất quan trọng ở chân răng cũng như ở vành răng:

• Bánh răng hành tinh có lỗ khoan hình trụ như thể hiện trên hình 6a): độ dày vành bánh răng hành tinh S_R ≥ 3,5 lần mô đun thông thường mn.

• Các bánh răng hành tinh có lỗ côn như minh họa trên hình 6b): độ dày vành bánh răng hành tinh S_R ≥ 3,5 lần môđun pháp tuyến mn ở giữa mỗi then hoa và S_Re ≥ 2,25 lần môđun pháp tuyến mn ở các mặt khuôn. Các sửa đổi răng sẽ được lựa chọn sao cho ứng suất tiếp xúc cao nhất không xảy ra ở các mặt khuôn. VDI 2737 có thể được sử dụng để đánh giá biên độ ứng suất.

• Các bánh răng hành tinh có lỗ khoan hình trụ có vai như thể hiện trên hình 6c): độ dày vành bánh răng hành tinh S_Ra được tính là giá trị trung bình theo Công thức (1) với S_Ra ≥ 3,5 lần giá trị môđun m_n thông thường. Ngoài ra, độ dày vành ở các mặt phải là SRe ≥ 3,0 lần môđun m_n thông thường.

Các hành tinh có vành mỏng hơn quy định ở trên sẽ được phân tích để:

• vành xe có khả năng chống gãy do mỏi và nứt vỡ nghiêm trọng;

• mỏi vành do biên độ ứng suất bên ngoài vùng tiếp xúc;

• Độ bền uốn chân răng theo Phương pháp A của ISO 6336-3:2019.

a) lỗ hình trụ	b) lỗ côn

 

c) lỗ có vai

Hình 6 - Định nghĩa độ dày vành bánh răng hành tinh

6.1.2.3  Xước

Bộ ISO 6336 quy định hai phương pháp khác nhau để tính toán khả năng chịu tải xước của ăn khớp bánh răng: phương pháp nhiệt độ chớp cháy theo ISO TS 6336-20 và phương pháp nhiệt độ tích phân theo ISO TS 6336-21.

Khả năng chịu tải xước sẽ được đánh giá theo cả hai phương pháp này và cả hai hệ số an toàn tối thiểu SB và SintS đều phải đáp ứng hoặc vượt quá 1,3. Các phép tính sẽ được thực hiện ở tải hoạt động tối đa và tốc độ tham chiếu. Nhiệt độ khối bánh răng và ăn khớp bánh răng sẽ được tính toán ở mômen xoắn tham chiếu và tốc độ tham chiếu và ở nhiệt độ hoạt động hộp số cao nhất mà bộ điều khiển tuabin sẽ giảm sản lượng điện hoặc dừng tuabin.

Khả năng xước của chất bôi trơn sẽ được xác định theo ISO 14635-1. Một giai đoạn thấp hơn giai đoạn tải trọng hỏng sẽ được sử dụng cho phân tích xước. Nếu không xảy ra xước ở giai đoạn tải thử nghiệm 12, thì sẽ áp dụng loại 12 cho phân tích xước.

6.1.2.4  Rỗ vi mô

Rỗ vi mô chịu ảnh hưởng của các yếu tố như đặc tính bôi trơn, độ dày màng bôi trơn, vật liệu và cấu trúc vi mô, độ nhám và kết cấu bề mặt, hình dạng tiếp xúc, phân phối tải và điều kiện vận hành. ISO 10825-1 và ISO TR 10825-2 mô tả hình dạng hỏng hóc, cơ chế hỏng hóc và các yếu tố ảnh hưởng. ISO TS 6336-22 đề xuất một phương pháp để đánh giá rủi ro rỗ vi mô. Tuy nhiên, việc xác nhận phương pháp này trong các ứng dụng hộp số thực tế vẫn đang được tiến hành và do đó, tại thời điểm này, chỉ có thể đưa ra các khuyến nghị về hệ số an toàn tối thiểu chống lại rỗ vi mô S_λ.

Hệ số an toàn chống rỗ vi mô, S_λ, sẽ được tính toán theo ISO TS 6336-22 và nên được so sánh với kinh nghiệm thực tế từ các biến thể hộp số tương tự trong cùng loại như được định nghĩa trong 4.2, được đánh giá ở độ nhám bề mặt khi sản xuất do các quy trình sản xuất tương tự và được vận hành với các điều kiện bôi trơn, chu kỳ nhiệm vụ và chiến lược vận hành tương tự. Độ dày màng bôi trơn riêng cho phép, , sẽ được tính toán theo Phương pháp B của ISO TS 6336-22 với giai đoạn tải trọng hỏng chất bôi trơn tối thiểu được quy định trong 6.6.2. Độ dày màng bôi trơn riêng tối thiểu, ,min, sẽ được tính toán bằng Phương pháp A của ISO TS 6336-22 với các giá trị độ nhám bề mặt được quy định trong 6.1.6.2. Độ nhám mặt răng của bánh răng nhỏ và bánh răng phải nằm trong một phạm vi tương tự đối với các giai đoạn bánh răng quan trọng để tăng độ chính xác của kết quả tính toán. Đối với các giai đoạn bánh răng ngoài, phạm vi phải là R_a1 = R_a2 ± 0,1 μ m.

Hệ số an toàn chống rỗ vi mô, S_λ, phải lớn hơn 2,0 dựa trên các nghiên cứu thực nghiệm về bánh răng thấm cacbon cho thấy rỗ vi mô có thể xảy ra ở các giá trị S_λ thấp hơn. Tuy nhiên, S_λ có thể nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,0 dựa trên kinh nghiệm thực tế với hộp số tuabin gió hiện đại, nếu các thông số đầu vào cho phép tính được kiểm tra xác nhận và có kinh nghiệm đã được chứng minh.

Chất bôi trơn phải vượt qua thử nghiệm rỗ vi mô theo DIN 3990-16 với giai đoạn tải trọng phá hủy ≥10 và khả năng chịu tải rỗ vi mô được phân loại GFT-cao ở nhiệt độ thử nghiệm là 90 °C và 60 °C (tham khảo IEC TR 61400-4-2 để biết thêm thông tin về thử nghiệm rỗ vi mô).

6.1.2.5  Độ bền tĩnh

Độ bền tĩnh sẽ được tính toán theo ISO 6336-2:2019 và ISO 6336-3:2019

○ mômen xoắn cực đại sử dụng các hệ số tuổi thọ tĩnh Y_NT và Z_NT. Các hệ số an toàn tối thiểu phải là SF > 1,4 đối với độ bền uốn chân răng và SH > 1,0 đối với độ bền bề mặt. Cần cân nhắc thêm đến gãy răng bên trong và khả năng chảy của răng bánh răng.

6.1.2.6  Nứt sườn răng

Nứt sườn răng (TFF) là sự hỏng hóc do mỏi của sườn bánh răng được đặc trưng bởi sự gãy hoàn toàn hoặc gãy răng một phần, nơi vết nứt bắt nguồn từ bên dưới lớp cứng và ở hoặc bên dưới vùng chuyển tiếp. Thông tin thêm về sự xuất hiện lỗi, cơ chế lỗi và các yếu tố ảnh hưởng của TFF có thể được cho trong ISO 10825-1 và ISO TR 10825-2. Hiện tại, không có phương pháp chuẩn nào có sẵn để xác định rủi ro của TFF. Tuy nhiên, một phương pháp đánh giá phơi nhiễm vật liệu dưới bề mặt được mô tả trong ISO TS 6336-4.

ISO TS 6336-4 sẽ được sử dụng để xem xét các thông số ảnh hưởng đến TFF và phép tính kết quả phải được so sánh với kinh nghiệm thực tế có sẵn. Để tăng độ bền chống lại TFF, độ sâu làm cứng vỏ không được nhỏ hơn trong TCVN 7578-5:2017 (ISO 6336-5:2016), Công thức (4). Ứng suất tiếp xúc σ_H phải được tính theo mômen tham chiếu nhân với hệ số ứng dụng K_A (đối với vết rỗ) được lấy từ phổ tải trọng theo ISO 6336-6:2019.

6.1.3  Hệ số tải

6.1.3.1  Hệ số động, K_V

Hệ số động, K_v, sẽ được xác định theo Phương pháp B của ISO 6336-1:2019, bao gồm các sửa đổi răng được mô tả trong 6.1.3.6. Cho đến khi có dữ liệu kiểm tra xác nhận, Kv có thể được xấp xỉ bằng K_v = 1,05 hoặc các giá trị kinh nghiệm từ các thiết kế tương tự cho các cấp độ chính xác theo Bảng 4 hoặc tốt hơn. Kiểm tra xác nhận được thực hiện theo 7.5. Dữ liệu kiểm tra xác nhận sẽ được ngoại suy đến phạm vi dung sai sản xuất được quy định.

6.1.3.2  Hệ số tải ăn khớp, K_γ

Hệ số tải ăn khớp, K_γ, tính đến sự phân bố không đồng đều của tải giữa các cặp ăn khớp cho nhiều đường truyền và phải được xác định theo ISO 6336-1, bao gồm các điều chỉnh biên dạng răng được mô tả trong 6.1.3.6. Cho đến khi có dữ liệu kiểm tra xác nhận, K_γ cho các giai đoạn hành tinh có thể được xấp xỉ từ Bảng 3 hoặc các giá trị thực nghiệm từ các thiết kế tương tự cho các cấp độ chính xác theo Bảng 4 hoặc tốt hơn. Kiểm tra xác nhận được thực hiện theo 7.5.

Dữ liệu kiểm tra xác nhận sẽ được ngoại suy đến phạm vi dung sai sản xuất đã quy định.

Bảng 3 - Hệ số tải ăn khớp cho các giai đoạn hành tinh

6.1.3.3  Hệ số tải trọng bề mặt, K_Hβ và K_Fβ

Hệ số tải trọng bề mặt, K_Hβ, sẽ được xác định theo Phương pháp B của ISO 6336-1:2019, bao gồm các điều chỉnh biên dạng răng được mô tả trong 6.1.3.6. Cho đến khi có dữ liệu kiểm tra xác nhận, K_Hβ có thể được xấp xỉ bằng K_Hβ ≥ 1,15 hoặc các giá trị kinh nghiệm từ các thiết kế tương tự. Việc kiểm tra xác nhận được thực hiện theo 7.5. Dữ liệu kiểm tra xác nhận sẽ được ngoại suy đến phạm vi dung sai sản xuất đã quy định.

Đối với các tính toán về độ mỏi, độ lệch ăn khớp sẽ được tính theo Công thức (2). Giá trị cực đại của độ lệch ăn khớp sẽ được tính theo Công thức (3):

CHÚ THÍCH: Phương pháp này để xác định  không theo tiêu chuẩn ISO 6336-1.

Độ lệch ăn khớp kết quả do trục không thẳng hàng với trục lý tưởng  xem xét tất cả các biến thể sản xuất ảnh hưởng đến độ song song trục tương đối ảnh hưởng đến độ lệch ăn khớp của cặp bánh răng. Tối thiểu, các ảnh hưởng sau đây phải được ghi chép riêng và bao gồm khi tính toán :

• Độ lệch ngoài mặt phẳng, , của vỏ hoặc giá đỡ hành tinh theo ISO TR 10064-3, bao gồm ảnh hưởng của ống lót hoặc ống lót được lắp trong vỏ máy;

• Độ lệch trong mặt phẳng, , của vỏ hoặc giá đỡ hành tinh theo ISO TR 10064-3, bao gồm ảnh hưởng của ống lót hoặc ống lót được lắp trong vỏ;

• dung sai căn chỉnh giá đỡ hành tinh, bao gồm phạm vi khe hở ổ lăn giá đỡ hành tinh và độ lệch;

• sự thay đổi của khe hở và độ võng của ổ lăn dưới tải;

• sự thay đổi độ lệch của vỏ và giá đỡ hành tinh dưới tải trọng.

Khi không có dữ liệu thống kê, giá trị kết quả cho  có thể được xác định là bình phương trung bình căn bậc hai của các ảnh hưởng riêng lẻ này. Các đóng góp được đánh giá độc lập vào sự sai lệch từ các hiệu ứng này nên được thêm vào  với dấu đúng.

Hệ số tải trọng mặt, K_Fβ, sẽ được xác định từ K_Hβ theo Phương pháp B của ISO 6336-1:2019.

6.1.3.4 Hệ số tải trọng ngang, K_Hα và K_Fα

Các hệ số tải trọng ngang, K_Hα và K_Fα, tính đến tác động của sự phân bố tải trọng không đều trên nhiều cặp răng ăn khớp cùng lúc. Nếu bánh răng có độ chính xác răng như được quy định trong Bảng 4, giá trị 1,0 có thể được sử dụng cho các hệ số tải trọng ngang K_Hα và K_Fα.

6.1.3.5  Phân tích phân phối tải nâng cao

Phân tích số về phân bố tải trọng mặt bánh răng trên toàn bộ mặt phẳng tác động (tức là đồng thời theo cả hướng ngang và hướng xoắn ốc) cung cấp thông tin chi tiết về tải trọng cục bộ trên toàn bộ diện tích tiếp xúc.

Phân tích tiếp xúc số của phân bố tải trọng mặt bánh răng sẽ được thực hiện bao gồm ảnh hưởng của:

• các cặp ăn khớp liền kề;

• khoảng hở làm việc của ổ lăn;

• độ lệch của trục, vỏ, giá đỡ và ổ lăn do tải trọng mômen xoắn và không mômen xoắn;

• sự không liên tục cục bộ trong độ cứng ở các đầu của vùng tiếp xúc (ví dụ một bên chiều rộng vượt quá của răng bánh răng so với răng bánh răng);

• sửa đổi răng được mô tả trong 6.1.3.6.

Phân bố ứng suất tiếp xúc kết quả phải được ghi lại đối với tải trọng tương đương mỏi, tải trọng vận hành tối đa, tải trọng cực đại và các kết hợp dung sai bằng cách sử dụng Công thức (3).

6.1.3.6  Điều chỉnh biên dạng răng

Việc điều chỉnh biên dạng và độ xoắn thích hợp sẽ tăng khả năng chịu tải và giảm tiếng ồn bằng cách bù đắp cho các tác động của:

Việc điều chỉnh hợp lý về biên dạng và hướng răng giúp tăng khả năng chịu tải và giảm tiếng ồn bằng cách bù trừ ảnh hưởng của:

• dung sai chế tạo;

• độ võng uốn và xoắn của răng, trục, ổ lăn và vỏ hộp;

• dung sai lắp ráp.

Cặp ăn khớp bánh răng phải có được điều chỉnh biên dạng và hướng răng. Tổng giá trị điều chỉnh của cả hai bánh răng trong một cặp ăn khớp là yếu tố quyết định đến đặc tính làm việc, và thông lệ là phân bổ tổng hiệu chỉnh này cho cả hai bánh răng. Tải thiết kế để xác định hiệu chỉnh biên dạng và hướng răng nên là mức tải có ảnh hưởng lớn nhất đến mỏi bề mặt. Việc điều chỉnh quá mức có thể gây bất lợi, đặc biệt quan trọng trong trường hợp bánh răng tuabin gió do tải thay đổi. Việc lựa chọn hình dạng và mức độ điều chỉnh biên dạng và hướng răng là sự cân bằng giữa các mức tải khác nhau, rủi ro hỏng hóc khác nhau, sai lệch chế tạo, sai số truyền và dao động, cũng như tỷ số tiếp xúc còn lại ở các mức tải thấp và tải một phần.

6.1.4  Vật liệu

Vật liệu bánh răng, quá trình xử lý vật liệu, xử lý nhiệt và đảm bảo chất lượng ít nhất phải đạt cấp MQ theo TCVN 7578-5 (ISO 6336-5). Các số ứng suất cho phép khác với các số trong TCVN 7578-5 (ISO 6336-5) có thể được sử dụng để tính toán khả năng chịu tải của bánh răng nếu chúng được xác định bằng cách thử nghiệm bánh răng theo TCVN 7578-5:2017 (ISO 6336-5:2016), 4.1. Các thử nghiệm bánh răng, bao gồm hình học bánh răng thử nghiệm, điều kiện thử nghiệm và xác nhận thống kê cũng như đánh giá thử nghiệm và lập tài liệu về tất cả dữ liệu có liên quan, phải tuân thủ Chỉ thị FVA 563I. Một cơ quan chứng nhận được công nhận sẽ đánh giá các quy trình thử nghiệm, dữ liệu thử nghiệm và đánh giá thử nghiệm và sẽ chứng nhận các số ứng suất cho phép. Các số ứng suất cho phép được sử dụng sẽ được nêu trong tài liệu đánh giá bánh răng.

Độ sâu tôi cứng hiệu quả sẽ được thiết kế theo TCVN 7578-5 (ISO 6336-5) để đảm bảo độ bền bề mặt (rỗ) và độ bền uốn của răng.

6.1.5  Độ chính xác

Độ chính xác hình học của các thành phần bánh răng và cụm bánh răng phải được quy định theo ISO 1328-1. Cấp độ tối đa được sử dụng phải theo Bảng 4. Độ chính xác của bánh răng có thể thay đổi khi bánh răng được lắp ráp vào trục của nó và do đó độ chính xác của bánh răng phải được đánh giá là đã lắp ráp. Mài sau khi lắp ráp với trục có thể cải thiện độ chính xác.

Bảng 4 - Độ chính xác của bánh răng yêu cầu

Loại bánh răng	Các tham số	Độ chính xác tối đa cấp Q (theo ISO 1328-1)
Bánh răng bên ngoài	Tất cả	6
Bánh răng bên trong	Độ lệch tâm, Fr Tổng độ lệch cao độ tích lũy, FP	8
	Tất cả ngoại trừ Fr và FP	7

6.1.6  Sản xuất

6.1.6.1  Phương pháp sản xuất

Phương pháp và quá trình xử lý các thành phần bánh răng phải được quy định. Tất cả các răng bánh răng phải có bán kính, vát cạnh hoặc các gờ nổi tiến bộ trên toàn bộ đường viền của các cạnh răng. Giá trị của vát cạnh hoặc bán kính phải được quy định trên bản vẽ.

Tất cả các răng bánh răng bên ngoài phải được cắt sao cho có độ cắt lõm thích hợp để tránh rãnh mài.

Tất cả các bánh răng phải được kiểm tra các khía sau khi mài cuối cùng. Khi sử dụng dao cắt nhô ra, chúng phải có bán kính đầu dụng cụ tối thiểu là 0,25 x m_n. Hình dạng chân răng cuối cùng thu được sẽ được sử dụng trong tính toán độ bền.

6.1.6.2  Độ nhám bề mặt răng bánh răng

Bề mặt răng bánh răng nhẵn đảm bảo khả năng chịu tải thích hợp và đặc biệt quan trọng đối với khả năng chống rỗ vi mô. Độ nhám của sườn bánh răng tuabin gió phải được quy định và ghi lại trên bản vẽ bánh răng theo ISO 21920-1. Độ nhám bề mặt sườn tối đa đối với bánh răng ngoài phải là R_a = 0,8 μm. Độ nhám bề mặt được cải thiện (R_a thấp hơn, R_z thấp hơn hoặc R_mr cao hơn) là một biện pháp giảm thiểu có thể nếu hệ số an toàn được tính toán chống rỗ vi mô theo 6.1.2.4 thấp hơn S_λ < 2. Độ nhám bề mặt sườn tối đa đối với bánh răng trong phải là R_a = 1,6 μm. Các sườn hoạt động của răng bánh răng không được phun bi như một thao tác cuối cùng.

6.2 Ổ lăn

6.2.1  Xem xét độ tin cậy

6.2.1.1  Quy định chung

Việc tính toán tuổi thọ định mức chống lại sự mỏi dưới bề mặt (xem 6.2.7.3) được chuẩn hóa trong ISO 281 và ISO 162814. ISO 76 và ISO 179565 cung cấp các phương pháp chuẩn hóa để tính toán độ an toàn tĩnh chống lại biến dạng dẻo dưới tải trọng cực đại.

Tuổi thọ định mức ổ lăn thu được từ các phương pháp này dựa trên việc thử nghiệm một số lượng lớn ổ lăn tương đối nhỏ hoạt động trong các điều kiện được xác định rõ ràng. Độ bền mỏi đặc trưng được sử dụng trong tuổi thọ định mức được xác định từ dữ liệu thử nghiệm ở xác suất tồn tại 90 %.

Vì số lượng thử nghiệm trên ổ lăn lớn hơn có hạn nên các phương pháp thống kê được chấp nhận rộng rãi được sử dụng để tính đến sự khác biệt về thể tích chịu ứng suất của ổ lăn lớn hơn. Các phương pháp cũng được đưa ra dựa trên thử nghiệm mở rộng để tính đến các điều kiện bôi trơn như độ dày màng bôi trơn, chất phụ gia và ô nhiễm.

ISO 16281 và ISO 17956 định nghĩa các phương pháp tính toán nâng cao tính đến phân bố tải trọng bên trong ổ lăn thực tế và phân bố ứng suất dọc theo chiều dài của mỗi tiếp xúc cũng như độ võng và dung sai của trục và vỏ. Áp dụng các phương pháp này mang lại dự đoán thực tế hơn về tuổi thọ định mức ổ lăn thực tế so với các phương pháp cơ bản theo ISO 76 và ISO 281. Tùy thuộc vào điều kiện vận hành, điều này có thể dẫn đến tăng hoặc giảm tuổi thọ định mức ổ lăn được tính toán. Các yêu cầu về tuổi thọ định mức ổ lăn theo quy định của tiêu chuẩn này nhằm mục đích tính đến các độ không đảm bảo đối với hộp số tuabin gió.

Tuổi thọ của ổ lăn có thể bị giới hạn bởi một số chế độ lỗi khác mà các phương pháp tính toán này không thể tính đến. ISO 15243 mô tả các đặc điểm, hình dạng và nguyên nhân có thể xảy ra của các chế độ lỗi ổ lăn, và từ 6.2.1.2 đến 6.2.1.12 cung cấp thông tin bổ sung về một số chế độ lỗi đã từng được quan sát thấy trong hộp số tuabin gió.

Hỏng hóc ổ lăn có thể xảy ra do sự kết hợp của nhiều chế độ lỗi. Điều 6.2.2 cung cấp hướng dẫn thực nghiệm về việc lựa chọn ổ lăn và các phương pháp thiết kế tốt nhất có thể giúp giảm thiểu rủi ro của các chế độ lỗi này.

6.2.1.2  Sự mỏi bắt đầu từ bên dưới bề mặt

Việc tính toán chống lại sự mỏi bắt đầu từ bên dưới bề mặt gây ra bong tróc, nứt vỡ hoặc rỗ như được định nghĩa trong ISO 15243 có thể được thực hiện theo ISO 281 và ISO 16281.

Sự mỏi bắt đầu từ bên dưới bề mặt bị ảnh hưởng bởi tải trọng, số chu kỳ tải trọng, điều kiện bôi trơn và độ nhiễm bẩn chất bôi trơn như được mô tả trong ISO TR 1281-2 cũng như bởi vật liệu và xử lý nhiệt.

Kể từ khi đưa ra các yêu cầu tính toán trong phiên bản trước của tiêu chuẩn này, chế độ lỗi này hiếm khi được quan sát thấy trong hộp số tuabin gió.

Các dạng khác của sự mỏi bắt đầu từ bên dưới bề mặt có thể xảy ra kết hợp với sự hình thành các cấu trúc khắc màu trắng không đều hoặc các vết nứt nhỏ, không được đề cập trong các phương pháp tính toán được đề cập ở trên. Để thảo luận thêm về các vết nứt khắc màu trắng, tham khảo 6.2.1.12.

6.2.1.3  Sự mỏi bắt đầu từ bề mặt

Sự mỏi bắt đầu từ bề mặt được quan sát thấy trong hộp số tuabin gió dưới dạng sự cố bề mặt (ví dụ như rỗ nhỏ). Các tính toán tuổi thọ ISO 281 bao gồm tác động đến tuổi thọ từ sự hỏng hóc bề mặt do nhiễm bẩn hạt, độ dày màng tương đối và hiệu quả của các chất phụ gia chịu áp suất cực đại (EP). Các nguyên nhân khác gây hỏng hóc bề mặt không được tính đến trong phân tích tuổi thọ ISO 281; do đó, cần xem xét lại các thông số ảnh hưởng đến sự hỏng hóc bề mặt.

Độ mòn bề mặt bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như độ dày tương đối của lớp màng bôi trơn, vật liệu và cấu trúc vi mô, độ nhám và kết cấu bề mặt, hình dạng tiếp xúc và phân bổ tải.

Sự trượt và phản ứng hóa học với chất bôi trơn và/hoặc độ ẩm cũng có thể gây ra ảnh hưởng.

Các thông số ảnh hưởng của chất bôi trơn là độ nhớt của chất bôi trơn và các tính chất hóa học, vật lý của dầu gốc và phụ gia.

6.2.1.4  Mài mòn do dính

Mài mòn do dính là sự chuyển vật liệu từ bề mặt này sang bề mặt khác thông qua quá trình gia nhiệt ma sát và đôi khi làm cứng hoặc làm cứng lại bề mặt. Có thể quan sát thấy hỏng hóc do trượt, xảy ra do:

• mất lực kéo trên bộ phận lăn;

• sự trượt quá mức của toàn bộ bộ phận lăn khi tải trọng trên ổ lăn giảm xuống dưới tải trọng tối thiểu của ổ lăn ở tốc độ cao;

• gia tốc góc cao;

• rung động xoắn.

Hỏng hóc do trượt thường bị ảnh hưởng bởi kích thước, loại ổ lăn, thiết kế lồng, xử lý bề mặt hoặc lớp phủ, khe hở hoặc tải trước, lượng và độ nhớt của chất bôi trơn, kích thước và vị trí của vùng tải trọng ổ lăn.

Sự mài mòn chất kết dính cũng có thể xảy ra ở bộ phận lăn và trên mặt bích dẫn hướng.

6.2.1.5  Ăn mòn do độ ẩm

Sự ăn mòn do độ ẩm có thể xảy ra do sự xâm nhập của nước biển hoặc nước trong khí quyển và do độ ẩm ngưng tụ trong hộp số do thay đổi nhiệt độ.

6.2.1.6  Ăn mòn do ma sát

Sự ăn mòn do ma sát có thể được quan sát thấy dưới dạng hiện tượng rỗ giả Brinell trên then hoa ổ lăn. Chế độ lỗi này thường do các chuyển động nhỏ trong thời gian dài gây ra, chẳng hạn như khi tuabin gió được đỗ với phanh được sử dụng hoặc trong quá trình vận chuyển.

Một dạng khác của ăn mòn ma sát là ăn mòn fretting (ăn mòn ma sát vi dịch chuyển). Loại ăn mòn này là quá trình mài mòn do sự kết hợp của ăn mòn và tác động mài mòn của các mảnh vụn sản phẩm ăn mòn. Hiện tượng này xảy ra tại vùng tiếp xúc giữa hai vật liệu chịu tải và chịu chuyển động tương đối nhỏ. Ăn mòn fretting thường xảy ra tại các khớp nối giao thoa cho phép chuyển động tương đối rất nhỏ do lựa chọn khớp nối không phù hợp hoặc biến dạng đàn hồi của một hoặc cả hai vật thể được ghép nối bằng khớp nối.

Cả hai loại ăn mòn do ma sát đều trở nên trầm trọng hơn khi có độ ẩm.

6.2.1.7  Dòng điện quá mức

Có thể xảy ra hỏng hóc do dòng điện quá mức khi dòng điện sét chạy qua ổ lăn. Dòng điện quá mức có thể dẫn đến quá nhiệt cục bộ của vật liệu, có thể gây ra hiện tượng cứng lại hoặc tạo ra các hố lõm trên then hoa có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Bảo vệ chống sét cho tuabin gió được mô tả trong IEC 61400-24.

6.2.1.8  Rò rỉ dòng điện

Hỏng hóc do rò rỉ dòng điện trong hộp số tuabin gió bắt đầu bằng một số lượng lớn các hố nhỏ, thường là trên các đường đua. Theo thời gian, các hố này phát triển thành các then hoa trục mịn, cách đều nhau, được gọi là then hoa. Điều này thường bắt nguồn từ việc nối đất không hiệu quả các thành phần điện.

6.2.1.9  Quá tải

Biến dạng dẻo do quá tải đã được quan sát thấy trong một số trường hợp hiếm ở hộp số tuabin gió.

Khi tải trọng chịu lực thực tế không vượt quá hệ số an toàn tĩnh quy định tại 6.2.7.2 thì tác động của biến dạng dẻo sẽ không đáng kể.

6.2.1.10  Vết lõm do mảnh vỡ

Các mảnh vụn có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau bao gồm ô nhiễm bên ngoài, hao mòn bánh răng và ổ lăn, hao mòn lồng hoặc mảnh vụn từ các thành phần bị hỏng. Các vết lõm từ mảnh vụn, dù là hỏng hóc ban đầu hay thứ cấp, đều có thể dẫn đến hỏng do mỏi sớm. Tham khảo 6.6.9 để biết các yêu cầu về vệ sinh.

6.2.1.11  Vết lõm từ việc xử lý

Có thể tránh được vết lõm do xử lý khi sản xuất, vận chuyển và xử lý đúng cách các thực hành được áp dụng như mô tả trong Điều 8.

6.2.1.12  Hỏng hóc sớm với vết nứt khắc màu trắng

Các vết nứt khắc trắng (WEC), còn được gọi là bong tróc cấu trúc trắng, các vùng khắc trắng không đều hoặc bong tróc giòn, không được mô tả trong ISO 15243. WEC là các cấu trúc nứt có hình dạng không đều và phân bố, trong đó các vết nứt được bao quanh bởi các vùng khắc trắng. Thuật ngữ "khắc trắng" ám chỉ sự xuất hiện màu trắng của cấu trúc vi mô bị thay đổi của mẫu thép được đánh bóng và khắc nital dưới kính hiển vi quang học. Các vùng khắc trắng bao gồm ferit siêu mịn, nano tinh thể, không chứa carbide.

Trong toàn bộ các loại ổ lăn, hiện tượng WEC rất hiếm khi được quan sát thấy.

Tuy nhiên, có những ứng dụng, bao gồm cả tuabin gió, nơi quan sát thấy các hỏng hóc sớm liên quan đến WEC. Thông thường, đây là những ứng dụng mà ổ lăn phải chịu tải tương đối nhẹ hoặc vừa phải (tức là giá trị an toàn tĩnh trên 3), gia tốc góc cao hoặc điều kiện trượt cố định. Hơn nữa, nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng các yếu tố bên ngoài như điện thế hoặc dòng điện, độ ẩm xâm nhập, phân hủy hóa học của chất bôi trơn, khuếch tán hydro, ứng suất kéo trong thời gian ngắn hoặc chất bôi trơn có thành phần hóa học bất lợi có thể ảnh hưởng đáng kể đến nguy cơ WEC.

Vào thời điểm công bố tiêu chuẩn này, không có phương pháp tính toán nào có thể dự đoán đáng tin cậy rủi ro của WEC trong các ứng dụng thực tế. Sự tiến triển của thiệt hại do hỏng hóc sớm với WEC vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Tuy nhiên, nhìn chung, người ta chấp nhận rằng rủi ro hỏng hóc sớm với WEC không thể được dự đoán đáng tin cậy bằng bất kỳ sửa đổi nào đối với phương pháp tuổi thọ định mức cho mỏi cổ điển được mô tả trong ISO 281 và ISO 16281, và các quy tắc thiết kế cho định mức tải động và tuổi thọ định mức không áp dụng được. Do đó, xác suất thấp hơn của lớp đất ngầm cổ điển sự mệt mỏi không thể làm giảm nguy cơ WEC trong mọi ứng dụng. Kiến thức hiện tại chỉ ra rằng bất kỳ phương pháp nào để dự đoán nguy cơ hỏng hóc sớm với WEC được thấy trong hộp số tuabin gió đều phải tính đến các tác động bên ngoài được liệt kê trong tiểu mục này, ngoài các thông số cơ học như tải, tốc độ và ứng suất tiếp xúc. Một số biện pháp và nguyên tắc thiết kế để giảm nguy cơ WEC được mô tả trong 6.2.7.6.

6.2.2  Lựa chọn ổ lăn

Ổ lăn thường được lựa chọn cho một ứng dụng bằng cách tính toán tuổi thọ định mức chống mỏi và độ an toàn tĩnh chống biến dạng dẻo ở tải trọng cực đại. Tuy nhiên, như thể hiện trên hình 7, việc lựa chọn cách sắp xếp ổ lăn và kích thước ổ lăn chịu ảnh hưởng của các tiêu chí thiết kế khác nhau. Khu vực được bao quanh bởi các đường cong chính hiển thị một vùng an toàn khái niệm cho các tiêu chí điển hình.

Vì vị trí tương đối của các đường cong giới hạn khác nhau có thể thay đổi rất nhiều đối với các thiết kế ổ lăn khác nhau, nên Hình 7 không nhằm mục đích thiết kế.

Một số mục tiêu xung đột với nhau. Ví dụ, việc tăng đường kính của phần tử lăn sẽ làm tăng khả năng động và giảm nguy cơ biến dạng dẻo, nhưng đồng thời, phần tử lăn lớn hơn sẽ làm tăng nguy cơ trượt và mài mòn do dính. Do đó, ổ lăn không nên quá cỡ không cần thiết.

Hình 7 - Ví dụ về tiêu chí lựa chọn ổ lăn

Ngoài các yêu cầu về tuổi thọ đánh giá, việc lựa chọn ổ lăn nên xem xét các khía cạnh khác như:

• cụm trục;

• tính phù hợp của loại ổ lăn đã chọn với vị trí ổ lăn thực tế;

• sự sai lệch;

• điều kiện tải thấp;

• lực ly tâm;

• rung động;

• sự giãn nở vì nhiệt;

• điều kiện cung cấp và xả chất bôi trơn;

• tần số riêng của hệ thống;

• chia sẻ tải;

• tương tác giữa các ổ lăn vì chúng ảnh hưởng đến động lực của toàn bộ trục sắp xếp;

• tác động của các nhiễu loạn bên ngoài như dòng điện, điện thế hoặc sự xâm nhập của nước/nước biển.

Trong quá trình lựa chọn ổ lăn, tải trọng thiết kế và chuỗi thời gian phải được đánh giá cho các điều kiện vận hành quan trọng như tải trọng tối đa, tốc độ tối đa và tỷ lệ thay đổi tối đa. Cách dữ liệu này được xem xét cho thiết kế cụ thể và các chế độ lỗi khác nhau phải được ghi lại.

IEC TR 61400-4-3 cung cấp thông tin để lựa chọn loại ổ lăn và cách sắp xếp phù hợp cho hộp số tuabin gió. Thông tin dựa trên kinh nghiệm và không thay thế cho việc phân tích chi tiết từng ổ lăn và cách sắp xếp trong giai đoạn thiết kế.

Khuyến nghị về ổ lăn có giá trị nếu:

• ổ lăn có kích thước phù hợp theo tiêu chuẩn này và khuyến nghị của nhà sản xuất ổ lăn;

• tải trọng thiết kế cho ổ lăn bao gồm tất cả tải trọng bên ngoài và bên trong;

• ổ lăn được bôi trơn và làm mát đầy đủ theo tiêu chuẩn này và khuyến nghị của nhà sản xuất ổ lăn;

• thiết kế của các thành phần tiếp giáp phải tuân theo tiêu chuẩn này và khuyến nghị của nhà sản xuất ổ lăn.

6.2.3  Vật liệu

ISO 76 và ISO 281 không xác định các yêu cầu cụ thể về chất lượng thép chịu lực để đáp ứng các định mức chịu lực. Chất lượng thép chịu lực cho hộp số tuabin gió phải đáp ứng các yêu cầu trong ISO 683-17. Các khía cạnh quan trọng của chất lượng thép là thành phần hóa học, độ sạch của thép, quy trình luyện thép, xử lý nhiệt và cấu trúc vi mô. Các loại thép và thành phần hóa học khác ngoài những loại được liệt kê trong ISO 683-17 có thể được sử dụng nếu đáp ứng các yêu cầu khác của ISO 683-17.

Lồng ổ lăn phải được làm bằng thép hoặc đồng thau. Lồng làm bằng vật liệu khác có thể phù hợp với ổ lăn trong môi trường linh hoạt, chẳng hạn như ổ lăn hành tinh hoặc ổ lăn đỡ rôto tích hợp trong hộp số. Tính phù hợp và khả năng chống lão hóa của lồng làm bằng vật liệu khác phải được chứng minh bằng cách đánh giá các thử nghiệm thành phần và kinh nghiệm thực tế, đại diện cho nhiệt độ vận hành, chất bôi trơn và tình trạng chất bôi trơn.

6.2.4  Yêu cầu về giao diện

6.2.4.1  Xác định giao diện

Đối với cách bố trí ổ lăn đã chọn, cần phải quy định và ghi lại những nội dung sau:

• hệ thống tham chiếu tọa độ và điểm tham chiếu được sử dụng để trao đổi thông tin giao diện phương vị;

• cách sắp xếp và kích thước của các bánh răng và ổ lăn trong hộp số;

• kích thước, dung sai kích thước, dung sai hình dạng, dung sai vị trí, độ cứng bề mặt và độ nhám bề mặt của đường kính trục và vỏ;

• kích thước, dung sai kích thước, dung sai hình dạng và độ nhám của đường kính trụ và hỗ trợ vai trên trục, vỏ và nắp;

• độ cứng của môi trường chịu lực;

• dòng chảy, áp suất và nhiệt độ cung cấp chất bôi trơn cũng như sự tiêu hao chất bôi trơn.

6.2.4.2  Điều kiện hoạt động

Thông tin sau đây sẽ được cung cấp cho mỗi giao diện ổ lăn được xác định:

• lực;

• mômen;

• tốc độ quay;

• nhiệt độ - danh nghĩa, tối đa và tối thiểu.

Tùy thuộc vào ứng dụng, cần cung cấp thêm thông sau:

• thời gian hoạt động khác nhau;

• chuyển động;

• bù trừ;

• (sự) căn chỉnh không đúng;

• độ lệch;

• gia tốc;

• ảnh hưởng bên ngoài của môi trường hệ thống (ví dụ: khoảng cách ổ lăn chính và hệ thống treo độ cứng);

• tải phản ứng ghép nối.

6.2.5 Các cân nhắc về thiết kế

6.2.5.1  Khoảng cách vận hành hoặc tải trước

Khoảng hở hoạt động của ổ lăn hoặc cân bằng tải trước giúp giảm thiểu sự sai lệch của ăn khớp bánh răng và ngăn ngừa sự bất ổn nhiệt của sự sắp xếp ổ lăn dưới các khớp nối can thiệp đã chọn và sự khác biệt về nhiệt độ trong điều kiện hoạt động ổn định và tạm thời. Kiểm soát sự sai lệch của bánh răng đặc biệt quan trọng đối với trục hộp số nơi các lực và mômen khác với mômen xoắn được áp dụng, ví dụ như LSS hoặc LS-PC của hộp số hỗ trợ các lực của rôto.

Khoảng cách vận hành hoặc tải trọng trước được sử dụng trong tính toán tuổi thọ định mức nâng cao phải bao gồm:

• khoảng cách ban đầu/tải trọng trước của ổ lăn;

• vật liệu và thiết kế trục/vỏ;

• lắp dung sai của trục, vỏ và ổ lăn;

• làm nhẵn để lắp khít cho các bề mặt hoàn thiện được quy định;

• chênh lệch nhiệt độ giữa vòng trong và vòng ngoài;

• hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu;

• nhiệt độ chất bôi trơn như mô tả trong Bảng 6.

Độ lệch tĩnh của giá đỡ có thể ảnh hưởng đến khoảng hở. Phân tích dung sai thống kê hoặc 2/3 tổng của tất cả các giá trị cực trị sẽ được sử dụng để xác định khoảng hở hoạt động. Bảng 5 cung cấp các chênh lệch nhiệt độ điển hình giữa vòng trong và vòng ngoài được quan sát thấy khi khởi động và trong các hoạt động ở trạng thái ổn định. Khoảng hở hoạt động hoặc tải trước được sử dụng trong tuổi thọ định mức nâng cao và các giả định được đưa ra để xác định lựa chọn này sẽ được ghi lại. Ví dụ, có thể xảy ra độ dốc cao hơn trong điều kiện khởi động, với việc làm mát bằng không khí bổ sung trong điều kiện gió mạnh hoặc trong điều kiện khí hậu lạnh. Lựa chọn khoảng hở/tải trước sẽ được phân tích đối với sự kết hợp dung sai tệ nhất và các điều kiện hoạt động tạm thời như khởi động hoặc khởi động lạnh.

Bảng 5 - Chênh lệch nhiệt độ điển hình để tính toán khoảng hở vận hành

Vị trí ổ lăn	Viết tắt	Nhiệt độ vòng trong - nhiệt độ vòng ngoài ở điều kiện khởi động K	Nhiệt độ vòng trong - nhiệt độ vòng ngoài khi hoạt động ở trạng thái ổn định K
-	HSS	10 đến 30	5 đến 15
Trục tốc độ cao	HS-IS	5 đến 20	5 đến 10
Trục hành tinh tốc độ cao	HS-PS	- 5 đến 10	- 5 đến 10
Trục mang hành tinh tốc độ cao	HS-PC	0 đến 15	0 đến 10
Trục hành tinh tốc độ trung bình	IS-PS	- 5 đến 10	- 5 đến 10
Trục trung gian tốc độ thấp	LS-IS	0 đến 15	0 đến 10
Trục mang hành tinh tốc độ trung bình	IS-PC	0 đến 15	0 đến 10
Trục hành tinh tốc độ thấp	LS-PS	- 5 đến 5	- 5 đến 5
Trục mang hành tinh tốc độ thấp	LS-PC / LSS	0 đến 10	0 đến 5

6.2.5.2  Trục và vỏ phù hợp

Chuyển động tương đối (cả theo trục và quay) giữa các ổ lăn, trục và/hoặc vỏ có thể gây ra hỏng hóc do ăn mòn hoặc mài mòn do dính, chẳng hạn như trầy xước. Hơn nữa, chuyển động tương đối của các ổ lăn có thể làm nhiễu loạn động học của ổ lăn; ví dụ, nếu một trong các vòng bị lệch theo hướng trục. Nên lựa chọn các khớp trục và vỏ để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu chuyển động tương đối này. Có thể sử dụng các biện pháp bổ sung để giảm bớt hệ quả của chuyển động tương đối đáng kể.

Ổ lăn phải được thiết kế sao cho giảm thiểu nguy cơ ổ lăn bị biến dạng và ăn mòn ma sát. Những tác động cần cân nhắc khi lựa chọn độ vừa vặn và dung sai phù hợp bao gồm:

• sự quay của các vòng so với tải;

• độ lớn và tính biến thiên của tải trọng;

• rung động;

• loại ổ lăn và thiết kế bên trong;

• khoảng hở bên trong ổ lăn;

• điều kiện nhiệt độ;

• độ chính xác khi chạy thử theo yêu cầu;

• thiết kế và vật liệu của trục và vỏ;

• sự dịch chuyển của ổ lăn không định vị;

• ứng suất vòng cho phép;

• dễ dàng lắp đặt và tháo dỡ.

Lắp ráp can thiệp mạnh (theo quy định của nhà cung cấp ổ lăn) không phải lúc nào cũng có thể ngăn chặn chuyển động tương đối của các vòng ổ lăn trong mọi trường hợp và trong một số trường hợp, lắp ghép chặt không được mong muốn (ví dụ: các vấn đề lắp ráp như điều chỉnh tải trước, chuyển động trục bắt buộc của ổ lăn không định vị, vòng ngoài của ổ bi tiếp xúc bốn điểm). Trong trường hợp không thể ngăn chặn chuyển động tương đối bằng các phương pháp lắp ghép, cần sử dụng các biện pháp bổ sung như chi tiết bắt chặt, then khóa, kẹp trục hoặc chất kết dính để giảm chuyển động tương đối. Ngoài ra, cần cân nhắc các biện pháp để giảm thiểu hệ quả tiềm ẩn của chuyển động tương đối, chẳng hạn như lớp phủ bề mặt thích hợp.

Nếu sử dụng thiết bị khóa cho vòng cố định, chúng phải được định vị cách xa hướng tải trọng chi phối. Nếu sử dụng thiết bị khóa, các giả định về hệ số ma sát, tải trọng biến dạng, kích thước thiết bị khóa, tải trọng trên thiết bị khóa và độ bền của kết nối phải được ghi lại.

Không được sử dụng chất kết dính làm phương tiện chính để tránh chuyển động tương đối của các ổ lăn. Trong trường hợp chất kết dính được sử dụng làm phương tiện bổ sung, phải quy định các quy trình vệ sinh và ứng dụng chất kết dính, lắp ráp ổ lăn bằng chất kết dính và quy trình bảo dưỡng. Độ dày không đều của chất kết dính có thể gây biến dạng hình trụ trên các ổ lăn. Tính tương thích của chất kết dính với chất bôi trơn hộp số được kiểm tra xác nhận như mô tả trong 7.5.

Vòng ngoài của ổ lăn hành tinh phải được lắp vào lỗ khoan hành tinh với dung sai ít nhất là R6 đối với ổ lăn có dung sai theo ISO 492. Có thể sử dụng các kiểu lắp khác tùy thuộc vào điều kiện vận hành và thiết kế bánh xe hành tinh.

Nếu chuyển động tương đối giữa vòng ngoài ổ lăn hành tinh và bánh xe hành tinh là không thể tránh khỏi, thì lỗ bánh xe hành tinh và các bề mặt ghép nối khác của vòng ngoài (ví dụ như vai đỡ, vòng chặn hoặc miếng đệm) phải có độ cứng bề mặt tối thiểu là 55 HRC để tránh mài mòn nghiêm trọng. Việc làm cứng vòng chặn vượt quá các giá trị tiêu chuẩn theo DIN 471 hoặc DIN 472 có thể làm giảm độ bền và độ dẻo dai.

Lực phản ứng từ góc xoắn bánh răng, sự biến dạng vành bánh răng và kết cấu định hướng trong bề mặt hoàn thiện cũng có thể gây ra hiện tượng dịch chuyển dọc trục của vòng ngoài ổ lăn hành tinh.

Giải pháp có then hoa ngoài được sản xuất bên trong bánh răng hành tinh là giải pháp mạnh mẽ hơn chống lại hệ quả bất lợi của hiện tượng vòng ngoài bị dịch chuyển.

6.2.6  Bôi trơn ổ lăn

6.2.6.1  Độ sạch của chất bôi trơn

Độ sạch của chất bôi trơn ảnh hưởng đến tuổi thọ định mức của ổ lăn được phản ánh qua hệ số nhiễm bẩn, , theo ISO 281. Mức độ sạch được sử dụng trong tính toán ổ lăn sẽ được sử dụng để quy định yêu cầu đối với hệ thống lọc như mô tả trong 6.6.9.

6.2.6.2  Nhiệt độ chất bôi trơn và tỷ lệ độ nhớt

Tuổi thọ ổ lăn sẽ được tính toán bằng nhiệt độ chất bôi trơn như mô tả trong Bảng 6. Nhiệt độ sẽ được điều chỉnh theo dữ liệu đo được như mô tả trong 7.4.2.2. Tỷ lệ độ nhớt, được sử dụng để tính toán tuổi thọ định mức ổ lăn sẽ được xác định theo ISO 281. Nếu bề mặt then hoa được gia công đặc biệt hoặc chất bôi trơn có chỉ số độ nhớt, mật độ hoặc hệ số áp suất-độ nhớt đặc biệt được áp dụng, IEC TR 61400-4-3 có thể được sử dụng để xác định thông số màng bôi trơn  và tỷ lệ độ nhớt . Nếu chất bôi trơn hoặc chất bôi trơn dạng khối, nhiệt độ đầu vào không xác định, nên sử dụng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tắt máy 5 K.

Bảng 6 - Nhiệt độ chất bôi trơn ổ lăn để tính toán tỷ lệ độ nhớt

Vị trí ổ lăn	Viết tắt	Nhiệt độ chất bôi trơn cho ổ lăn bôi trơn bắn tóe	Nhiệt độ chất bôi trơn cho ổ lăn bôi trơn áp suất
Trục tốc độ cao	HSS	Chất bôi trơn số lượng lớn +15 K a	Đầu vào chất bôi trơn +5 K
Trục trung gian tốc độ cao	HS-IS	Chất bôi trơn số lượng lớn +10 K a	Đầu vào chất bôi trơn +5 K
Trục hành tinh tốc độ cao	HS-PS	Chất bôi trơn số lượng lớn +10 K a	Đầu vào chất bôi trơn +5 K
Trục mang hành tinh tốc độ cao	HS-PC	Chất bôi trơn số lượng lớn +10 K a	Đầu vào chất bôi trơn +5 K
Trục hành tinh tốc độ trung bình	IS-PS	Chất bôi trơn số lượng lớn +7 K	Đầu vào chất bôi trơn
Trục trung gian tốc độ thấp	LS-IS	Chất bôi trơn số lượng lớn +5 K	Đầu vào chất bôi trơn
Trục mang hành tinh tốc độ trung bình	IS-PC	Chất bôi trơn số lượng lớn +5 K	Đầu vào chất bôi trơn
Trục hành tinh tốc độ thấp	LS-PS	Chất bôi trơn số lượng lớn +5 K	Đầu vào chất bôi trơn
Trục mang hành tinh tốc độ thấp	LS-PC / LSS	Chất bôi trơn số lượng lớn	Đầu vào chất bôi trơn
a Bôi trơn bắn tóe thường không hiệu quả đối với các vị trí tốc độ cao trong phạm vi MW.

Việc theo dõi nhiệt độ ổ lăn được quy định tại 6.6.7.3.

6.2.6.3  Thông số chất bôi trơn

Độ nhớt động học của chất bôi trơn phải được quy định ở 40 °C và 100 °C. Ngoài ra, có thể sử dụng độ nhớt ở 40 °C và chỉ số độ nhớt. Chỉ số độ nhớt có thể được ước tính theo ANSI/AGMA 925 hoặc bảng tính GfT 3.

Nếu tính toán tuổi thọ định mức có tính đến tác động của phụ gia EP, hiệu quả của các phụ gia này sẽ được chứng minh theo DIN 51819-3 hoặc ứng dụng thực tế.

6.2.7  Tính toán xếp hạng

6.2.7.1  Xếp hạng ổ lăn

Các điều 6.2.7.2 và 6.2.7.3 chỉ rõ các yêu cầu về định mức ổ lăn. Các điều này cũng cung cấp các hướng dẫn thực nghiệm có nguồn gốc từ kinh nghiệm thực tế. Tuổi thọ định mức ổ lăn được tính toán có giá trị để so sánh các tùy chọn ổ lăn khác nhau và không nhất thiết phản ánh tuổi thọ ổ lăn thực tế trong các điều kiện dịch vụ thực tế.

6.2.7.2  Xếp hạng tĩnh

Hệ số an toàn tĩnh, S₀, của bất kỳ ổ lăn nào phải đạt ít nhất 2,0 ở tải trọng thiết kế cực đại được chỉ định mô tả trong 5.3. Tính toán phân phối tải trọng bên trong cho ổ lăn hành tinh phải bao gồm độ lệch tải trọng bánh răng. Độ lệch là khoảng cách giữa vị trí giữa trục của bánh răng đến vị trí trục của tải trọng kết quả. Hệ số an toàn tĩnh phải được tính theo ISO 17956 hoặc mô hình tương đương cũng dựa trên phân tích chi tiết về phân phối tải trọng bên trong ổ lăn và tải trọng phiến.

6.2.7.3  Đánh giá tuổi thọ

Tuổi thọ định mức tham chiếu đã sửa đổi L_nmr sẽ được tính toán theo ISO 16281. Xác suất hỏng hóc cho phép n sẽ được quy định, nhưng phải bằng hoặc nhỏ hơn 10. Tuổi thọ định mức tham chiếu đã sửa đổi được tính toán L_nmr sẽ đáp ứng hoặc vượt quá tuổi thọ thiết kế đã quy định cho hộp số, trừ khi việc thay thế ổ lăn là một phần của lịch trình bảo trì phòng ngừa/dự đoán.

Nếu tuổi thọ định mức tham chiếu được sửa đổi kết hợp Lnmr lớn hơn 15 lần tuổi thọ định mức tham chiếu cơ bản kết hợp L_nr theo ISO 16281, thì tuổi thọ định mức tham chiếu được sửa đổi kết hợp L_nmr sẽ được đặt thành 15 lần L_nr.

CHÚ THÍCH: So với IEC 61400-4:2012, giá trị giới hạn đã được tăng từ 10 lên 15 để cho phép cân nhắc về thiết kế có thể dẫn đến tăng cường độ bền chống lại các chế độ lỗi khác, tức là giảm khối lượng và mômen quán tính để giảm rủi ro hoặc tác động của hiện tượng trượt và trượt ngang (xem thêm IEC TR 61400-4-3).

Tuổi thọ định mức tham chiếu được sửa đổi kết hợp Lnmr sẽ được tính toán bằng Công thức (4) theo từng thùng sử dụng tải trọng thiết kế.

Nếu số lượng thùng tải được giảm để tạo điều kiện xử lý dữ liệu, thì tài liệu về kết quả tính toán tuổi thọ phải bao gồm phương pháp giảm thùng tải. Tuổi thọ định mức tham chiếu đã sửa đổi Lnmr phải được điều chỉnh cho độ tin cậy cần thiết bằng cách sử dụng hệ số điều chỉnh tuổi thọ α₁ và bao gồm các tác động của:

• tải trọng hướng tâm, hướng trục và mômen;

• thiết kế bên trong của ổ lăn;

• hoạt động thông quan nội bộ;

• độ đàn hồi của các bộ phận đỡ, ổ lăn và trục;

• chia tải giữa các dãy ổ lăn trong ổ lăn nhiều dãy tính đến độ lệch trục;

• chia tải giữa các phần tử lăn;

• phân bổ tải dọc theo chiều dài của phần tử lăn, bao gồm:

- biên dạng thực tế của con lăn và đường lăn;

- hiện tượng cụt tiếp xúc giữa bi và đường lăn;

• lực ly tâm;

• độ nhớt của chất bôi trơn ở nhiệt độ vận hành được mô tả trong 6.2.6.3;

• hiệu quả của hệ thống phụ gia ở mức thấp  theo tiêu chuẩn ISO 281;

• độ sạch của chất bôi trơn khi vận hành được mô tả trong 6.2.6.1;

• độ lệch tải bánh răng hoặc phân bổ tải (trên toàn bộ chiều rộng mặt) cho ổ lăn hành tinh;

• hệ số tải ăn khớp K_γ được mô tả trong 6.1.3.2.

Tính toán tuổi thọ định mức tham chiếu đã sửa đổi cũng có thể tính đến độ đàn hồi của giá đỡ. Ngoài ra, các tính toán nâng cao cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu độ nhạy của việc chia sẻ tải và phân phối tải đối với sự không thẳng hàng và biến động sản xuất. Phân tích dung sai thống kê nên được sử dụng để xác định sự không thẳng hàng. Các điểm cắt tiếp xúc và các bộ phận tăng ứng suất quá mức ở đầu con lăn phải được tránh đối với các trường hợp tải sản xuất điện (tức là DLC 1.x) cũng như DLC 2.4, DLC 3.1 và DLC 4.1.

Tính toán tuổi thọ định mức cho ổ lăn hành tinh sẽ bao gồm ảnh hưởng của độ lệch tải bánh răng. Độ lệch là khoảng cách từ vị trí giữa trục của bánh răng đến vị trí trục của bánh răng kết quả.

tải. Trong trường hợp một độ lệch tải bánh răng không đổi được giả định cho tất cả các thùng tải, thì phải kiểm tra xác nhận bằng tính toán rằng độ lệch tải bánh răng không đổi được giả định là đại diện cho tải thiết kế.

6.2.7.4  Ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc cho ổ lăn chủ yếu chịu tải tỷ lệ với mômen xoắn phải được tính toán từ tải trọng tham chiếu ổ lăn. Ứng suất tiếp xúc cho ổ lăn chủ yếu chịu tải không phải tải trọng mômen xoắn (như ổ lăn trên trục đầu vào hộp số) phải được tính toán từ tải trọng tham chiếu ổ lăn, trọng lượng hộp số, độ cứng của hệ thống treo hộp số, độ cứng của giá đỡ hệ truyền động và tải trọng rôto. Ứng suất tiếp xúc không được vượt quá các giá trị dẫn hướng được liệt kê trong Bảng 7. Không được tính toán lại các giá trị dẫn hướng này theo tuổi thọ định mức cụ thể. Ứng suất tiếp xúc phải được tính toán theo ISO 16281. IEC TR 61400-4-3 cũng đề xuất một phương pháp đơn giản hóa để ước tính ứng suất tiếp xúc.

Bảng 7 - Giá trị hướng dẫn cho ứng suất tiếp xúc tối đa

Vị trí ổ lăn	Phạm vi tốc độ nRDpw mm/min	Ứng suất tiếp xúc tối đa MPa
Ổ lăn hành tinh	---	1 700
Tất cả các vị trí ổ lăn khác	Lên đến 220 000	1 850
Tất cả các vị trí ổ lăn khác	Trên 220 000	1 700
CHÚ THÍCH 1: Các giá trị này được đưa ra để cải thiện độ bền chống lại các chế độ lỗi khác (tức là không do mỏi). CHÚ THÍCH 2: Các giá trị hướng dẫn này dựa trên các khuyến nghị theo IEC 61400-4:2012 và đã được chuyển đổi từ tính toán theo tải trọng tương đương tổng của Miner sang tải trọng tham chiếu của ổ lăn. CHÚ THÍCH 3: So với phiên bản IEC 61400-4:2012, các giá trị hướng dẫn cho vị trí ổ lăn tốc độ cao đã được tăng lên để cho phép thiết kế ổ lăn chắc chắn hơn, tức là giảm nguy cơ trượt ở điều kiện tải thấp. CHÚ THÍCH 4: Cấc giá trị hướng dẫn áp dụng cho các ổ lăn được sản xuất từ thép ổ lăn cứng chất lượng cao, thông dụng, hiện đại, theo thông lệ sản xuất tốt. Các giá trị cao hơn được áp dụng cho các ổ lăn hiệu suất cao hơn, ví dụ như sử dụng thành phần thép cải tiến, cấp độ sạch cao hơn hoặc xử lý nhiệt đặc biệt. CHÚ THÍCH 5: Các giá trị hướng dẫn áp dụng cho tất cả các vị trí ổ lăn trừ khi việc thay thế ổ lăn là một phần của lịch trình bảo trì phòng ngừa/dự báo.

6.2.7.5  Trượt

Khả năng hỏng hóc do trượt ổ lăn tăng lên ở điều kiện tải trọng thấp và tạm thời phổ biến trong tuabin gió và tăng theo kích thước ổ lăn. Hỏng hóc như vậy có thể dẫn đến hỏng ổ lăn sớm hơn dự đoán của tính toán tuổi thọ định mức. Do đó, cần cân nhắc đến các điều kiện vận hành như vậy khi lựa chọn ổ lăn.

Nguy cơ hỏng hóc do trượt bánh bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như:

• thiết kế và kích thước ổ lăn bao gồm thiết kế lồng, hướng dẫn lồng, hình học bên trong và tình trạng bề mặt của các bộ phận lăn và đường đua;

• tốc độ;

• gia tốc;

• tốc độ thay đổi từ trạng thái không tải sang trạng thái có tải;

• các yếu tố bôi trơn, chẳng hạn như số lượng, độ nhớt, nhiệt độ và chất phụ gia;

• hoạt động thông quan nội bộ;

• kích thước và vị trí của vùng tải bao gồm bất kỳ tải trước nào;

• độ đàn hồi của kết cấu lắp đặt;

• hiệu quả của lớp phủ hoặc xử lý bề mặt, nếu có.

6.2.7.6  Biện pháp giảm thiểu rủi ro của WEC

Như đã giải thích trong 6.2.1.12, nguyên nhân gây ra WEC vẫn đang được nghiên cứu và không có phương pháp thiết kế nào được chứng minh để dự đoán rủi ro hỏng hóc. Do đó, hiện tại không có giải pháp rõ ràng nào có thể ngăn chặn hoàn toàn sự xuất hiện của WEC.

Kinh nghiệm thực tế cũng như nghiên cứu đang tiến hành cho thấy sự kết hợp của các biện pháp sau đây có khả năng làm giảm nguy cơ hỏng hóc sớm của WEC:

• lớp phủ oxit đen chuyên dụng hoặc lớp phủ chuyên dụng trên các con lăn và đường đua;

• sử dụng chất bôi trơn không thúc đẩy WEC trong các thiết bị thử nghiệm mô hình;

• ngăn ngừa điện thế bằng cách nối đất đúng cách;

• ngăn ngừa dòng điện đi lạc và/hoặc cách ly khỏi điện áp chế độ chung bằng cách cách điện ổ lăn hoặc hệ thống ổ lăn;

• giảm thiểu các điều kiện tốc độ cao, tải trọng thấp hoặc thiết kế để có độ bền chống lại các điều kiện này điều kiện;

• giảm thiểu sự đảo ngược mômen xoắn ở tốc độ cao hoặc thiết kế để có độ bền chống lại những điều này điều kiện;

• tránh việc sử dụng ổ lăn quá kích cỡ;

• tránh ứng suất quá mức cho vòng;

• xử lý nhiệt tạo ra ứng suất nén dư (ví dụ như xử lý nhiệt bằng cách tôi cứng, tôi cảm ứng hoặc tôi cứng bề mặt);

• giảm thiểu tình trạng dừng kéo dài có thể dẫn đến hơi ẩm xâm nhập vào chất bôi trơn;

• sử dụng thép chịu lực chuyên dụng có thành phần hóa học và/hoặc nhiệt được tối ưu hóa.

6.3 Ổ trượt

6.3.1  Cân nhắc về độ tin cậy

Ổ trượt thường đáng tin cậy khi hoạt động trong chế độ bôi trơn thủy động và giới hạn áp suất và nhiệt độ. Tuy nhiên, ổ trượt dễ bị hỏng trong điều kiện vận hành khi tải trọng cao kết hợp với tốc độ chậm và/hoặc bôi trơn không đủ, chẳng hạn như khi lắp đặt một cánh và định vị cánh trong quá trình bảo trì. Các trường hợp tải thiết kế quan trọng đối với ổ trượt có thể khác với các trường hợp quan trọng đối với ổ lăn. Phân tích bổ sung về độ mỏi và chuỗi thời gian tạm thời có thể hỗ trợ việc xác định các giới hạn thiết kế ổ trượt quan trọng thường không liên quan đến ổ lăn. Độ tin cậy của ổ trượt cũng bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu loạn của nguồn cung cấp dầu và làm mát (xem 6.3.7.3).

6.3.2  Các trường hợp tải trọng thiết kế và rủi ro liên quan

Các trường hợp tải trọng thiết kế quan trọng có thể được mô tả như là sự kết hợp giữa tải trọng và tốc độ trong các tình huống vận hành khác nhau. Các điều kiện và tình huống vận hành này được liệt kê trong Bảng 8 với các đặc điểm hỏng hóc ổ trượt liên quan được mô tả trong ISO 7146-1. Hình 8 cho thấy các vùng điều khiển mômen xoắn tốc độ và điều kiện vận hành cho các tuabin gió tốc độ thay đổi có tham chiếu chéo được dán nhãn đến các vùng rủi ro này.

Bảng 8 - Rủi ro ổ trượt liên quan đến điều kiện vận hành

Điều kiện hoạt động	Trạng thái tuabin	Khu vực trên hình 8	Tiêu chí	Phân tích tối thiểu
Tốc độ thấp, tải trọng thấp, giảm cung cấp dầu	Đang chạy không tải	A	Mòn	Kiểm tra xác nhận bằng cách thử nghiệm thành phần hoặc kinh nghiệm với thiết kế tương tự
Tốc độ trung bình, tải trọng thấp	Kết nối lưới điện (cắt vào)	B	Chế độ bôi trơn	Độ dày màng chất lỏng
Tốc độ trung bình, tải trọng trung bình	Tải trọng một phần	C	Chế độ bôi trơn	Độ dày màng chất lỏng a
Tốc độ trung bình, tải trọng cao	Chế độ giảm tiếng ồn, sự cắt giảm	J	Chế độ bôi trơn	Độ dày màng chất lỏng; nhiệt độ, phân bố áp suất
Tốc độ tham chiếu, tải trọng tham chiếu	Điểm hoạt động tham chiếu mục tiêu	D, E	Chế độ bôi trơn	Độ dày màng chất lỏng; nhiệt độ, phân bố áp suất
Tốc độ rất cao, tải trọng cao	Quá tốc độ	F	Quá nhiệt	Nhiệt độ b
Tốc độ cao, tải trọng tác động cao và đảo ngược tải	Dừng khẩn cấp, đi qua lưới điện bị hỏng	G	Giới hạn chảy của vật liệu	Phân bố áp suất
Tốc độ cao, tải trọng cao, nguồn cung dầu giảm	Tổn thất lưới	F, G	Mòn	Phân bố áp suất
Tốc độ rất thấp, tải rất cao	Lắp đặt lưỡi đơn	H	Mòn, giới hạn chảy của vật liệu	Phân bố áp suất
a Nếu phân tích ở các điều kiện vận hành khác nhau với tải trọng cao hơn và tốc độ tương đương cung cấp đủ độ dày màng chất lỏng, thì có thể bỏ qua việc mô phỏng độ dày màng dầu ở tải trọng thấp hơn đối với các điều kiện ít khắc nghiệt hơn. b Trong trường hợp xảy ra hiện tượng quá tốc độ trong thời gian ngắn (vài giây), nhiệt độ ổ lăn sẽ chỉ bị ảnh hưởng không đáng kể. Trong trường hợp này, có thể bỏ qua việc mô phỏng thêm sự phát triển nhiệt độ.

 

CHÚ DẪN:

 khởi động, dừng máy bình thường hoặc dừng (DLC 3, 4 hoặc 6)

 khu vực có thể sản xuất điện (DLC 1)

 khả năng xảy ra các sự kiện chớp nhoáng (DLC 2, 5, 7 và 8 hoặc các trạng thái lỗi khác)

Hình 8 - Điều kiện hoạt động lý thuyết và vùng rủi ro của ổ trượt

6.3.3  Yêu cầu về giao diện

6.3.3.1  Định nghĩa giao diện

Đối với cách sắp xếp ổ lăn đã chọn, cần quy định những điều sau:

• hệ thống tham chiếu tọa độ và điểm tham chiếu được sử dụng để trao đổi thông tin giao diện phương vị;

• thông tin cần thiết để mô tả giao diện giữa các bộ phận Hộp số và ổ lăn, Ví dụ:

- cách bố trí và kích thước các bánh răng và ổ lăn trong Hộp số;

- kích thước, dung sai kích thước, dung sai hình dạng, độ cứng bề mặt và bề mặt độ nhám của các giao diện giữa bề mặt ổ lăn và bề mặt ghép nối;

- đặc điểm hình học và vật liệu của các bộ phận xung quanh ổ lăn để đánh giá độ đàn hồi/độ cứng (ví dụ: giá đỡ hành tinh và vỏ Hộp số);

- kích thước kênh cung cấp và xả chất bôi trơn.

6.3.3.2  Điều kiện hoạt động

Thông tin sau đây sẽ được quy định cho từng giao diện ổ lăn được xác định:

• lực;

• mômen;

• khối lượng;

• tốc độ quay;

• nhiệt độ của các thành phần xung quanh - danh nghĩa, tối đa và tối thiểu;

• cung cấp chất bôi trơn, lưu lượng, áp suất và nhiệt độ;

• tải/tốc độ tạm thời.

Phân tích hệ thống quan trọng (xem 4.5) có thể chỉ ra nhu cầu về thông tin bổ sung, chẳng hạn như:

• thời gian hoạt động cụ thể;

• chuyển động;

• bù trừ;

• (sự) căn chỉnh không đúng;

• độ lệch;

• gia tốc.

6.3.4  Lắp trục và vỏ

Chuyển động (cả theo trục và quay) của các bộ phận ổ lăn so với bề mặt lắp của chúng dẫn đến hỏng hóc hoặc trục trặc của ổ lăn (ví dụ như tắc nghẽn nguồn cung cấp chất bôi trơn) phải được ngăn chặn. Không được sử dụng chất kết dính làm phương tiện chính để ngăn chặn chuyển động tương đối của các bộ phận ổ lăn.

6.3.5  Chế độ bôi trơn thủy động

Ổ lăn trượt có thể hoạt động ở nhiều chế độ bôi trơn khác nhau được xác định trong ISO 4378-3.

Đối với tính toán chế độ thủy động lực học, các nguyên tắc cơ bản theo ISO 7902-1, ISO 12130-1 hoặc ISO 12131-1 có thể được áp dụng cho thiết kế khái niệm và kích thước trước khi áp dụng tính toán chế độ bôi trơn theo 6.3.6.

Độ dày màng bôi trơn tối thiểu cho phép đối với bôi trơn thủy động, , mô tả sự tách biệt giữa bề mặt trục và ổ lăn theo thang độ nhám bề mặt. Độ dày màng bôi trơn tối thiểu cho phép đối với bôi trơn thủy động, hlim , phải được xác định theo ISO 7902-3 đối với ổ lăn trượt trơn, ISO 12130-1 đối với ổ lăn đẩy

đệm nghiêng trơn và ISO 12131-3 đối với ổ lăn đẩy trơn. Độ dày màng bôi trơn tối thiểu cho phép đối với bôi trơn thủy động, hlim, không được nhỏ hơn trong Công thức (5)

Giá trị mặc định cho hệ số độ dày màng quan trọng là  ≈ 3. Giá trị này có thể được giảm dựa trên kinh nghiệm có sẵn với các thiết kế ổ lăn tương tự.

Giá trị mặc định cho hồ sơ độ nhám R_q là độ nhám bề mặt khi sản xuất. Có thể giảm xuống giá trị độ nhám sau khi chạy rà khi có kinh nghiệm được ghi chép về việc làm nhẵn bề mặt cho tổ hợp vật liệu thực tế trong điều kiện vận hành tương tự.

6.3.6  Phân tích chế độ bôi trơn

Độ dày màng tối thiểu, áp suất tối đa và nhiệt độ tối đa bên trong ổ lăn sẽ được phân tích cho các điều kiện vận hành và trường hợp tải thiết kế tương ứng được xác định trong Bảng 8. Các phân tích này sẽ bao gồm các tham số đầu vào sau:

• hình học ổ lăn, bao gồm cả đầu vào chất bôi trơn;

• khoảng cách tối thiểu và tối đa của bề mặt ổ lăn trong điều kiện lắp đặt;

• nhiệt độ và áp suất cung cấp chất bôi trơn hoặc tốc độ dòng chảy;

• tính toán hoặc giả định sự phân bố nhiệt độ giữa các bề mặt đối diện của ổ lăn;

• đặc tính nhiệt độ-độ nhớt của chất bôi trơn và nhiệt dung riêng;

• tải trọng tác dụng, độ lệch tải trọng và mômen (ví dụ nghiêng và lệch);

• chia tải giữa các đường tải hộp số song song như mô tả trong 6.1.3.2;

• tính linh hoạt của ổ lăn và các thành phần xung quanh có thể ảnh hưởng đến độ dày màng, phân bổ áp suất và nhiệt độ trên bề mặt vận hành của ổ lăn;

• biến dạng và dịch chuyển của ổ lăn, ổ đỡ vòng trong (ví dụ trục) và ổ đỡ vòng ngoài (ví dụ vỏ, hình bầu dục của bánh răng hành tinh) dưới tải trọng bên trong và bên ngoài;

• sự giãn nở vì nhiệt ở nhiệt độ vận hành của ổ lăn và cấu trúc xung quanh.

Độ dày màng tối thiểu được tính toán sẽ được so sánh với độ nhám của các bề mặt trượt. Có thể xem xét những thay đổi của bề mặt trượt do chạy vào như độ nhám giảm.

6.3.7  Yêu cầu về ổ trượt

6.3.7.1  Yêu cầu chức năng

Ổ trượt phải được thiết kế để hoạt động trong chế độ bôi trơn thủy động theo 6.3.5 trong mọi tình huống thiết kế sản xuất điện (DLC 1). Có thể cho phép bôi trơn hỗn hợp trong quá trình dao động tốc độ tự nhiên xung quanh điểm cắt (điểm B theo Hình 8) nếu không có quá mức xảy ra hiện tượng hao mòn.

Ổ trượt phải được thiết kế để hoạt động trong trạng thái cân bằng nhiệt (±1 K trong 15 min) và trong giới hạn cho phép của vật liệu ổ trượt và chất bôi trơn trong quá trình sản xuất điện bình thường. Ổ trượt phải hoạt động với khe hở dương trong mọi điều kiện vận hành. Tần số cộng hưởng của ổ trượt phải được tránh trong phạm vi tốc độ vận hành của tuabin gió và quỹ đạo trục phải ổn định khi không tải.

Phân phối tiếp xúc bánh răng có thể bị ảnh hưởng bởi sự mài mòn ổ trượt. Trong điều kiện vận hành mà hoạt động thủy động không thể được đảm bảo, ảnh hưởng của sự mài mòn ổ trượt dựa trên mô phỏng hoặc thử nghiệm và tác động của nó đến sự phân phối tiếp xúc bánh răng phải được ghi lại. Trong một số trường hợp, sự mài mòn 'chạy rà' ban đầu của ổ trượt là cần thiết để tạo ra bề mặt ổ trượt ổn định.

Ổ trượt đặc biệt dễ bị hỏng hóc do tải trọng/tốc độ thay đổi không ổn định (ví dụ như đảo chiều mômen xoắn của hộp số) cũng như tải trọng trong quá trình vận chuyển, bảo trì và lắp ráp.

Rủi ro về điều kiện vận chuyển, bảo trì và lắp ráp đối với chế độ tải và bôi trơn phải được ghi chép lại. Cần tránh tải như vậy và khi không thể tránh khỏi, cần xây dựng các quy trình để giảm thiểu rủi ro hỏng hóc hoặc hỏng hóc (ví dụ: sử dụng quy trình phân tích rủi ro).

6.3.7.2  Yêu cầu về vật liệu

Không cần ghép vật liệu cụ thể hoặc phương pháp sản xuất nào để lựa chọn và xử lý vật liệu cho ổ trượt và bề mặt tiếp xúc. Không được vượt quá giới hạn áp suất và nhiệt độ của vật liệu trong ổ trượt. Các đặc điểm vật liệu ổ trượt sau đây phải được ghi lại:

• giới hạn về áp suất tiếp xúc và áp suất thủy động;

• giới hạn cho tốc độ trượt và kết hợp áp suất tiếp xúc trong trong trạng thái bôi trơn thiếu dầu hoặc bôi trơn hỗn hợp;

• giới hạn về sự kết hợp nhiệt độ và áp suất tiếp xúc;

• giới hạn nhiệt độ;

• hạn chế tiếp xúc với hóa chất.

6.3.7.3  Yêu cầu cung cấp chất bôi trơn

Độ tin cậy của ổ trượt hoạt động trong trạng thái cân bằng nhiệt và ở độ dày màng bôi trơn tối thiểu cho phép chủ yếu phụ thuộc vào độ tin cậy của hệ thống cung cấp chất bôi trơn.

Áp suất, nhiệt độ và lưu lượng chất bôi trơn phải được ghi lại cho từng ổ trượt hoặc vị trí ổ trượt trong quá trình sản xuất điện bình thường.

6.3.7.4  Yêu cầu giám sát

Nhiệt độ đo được có thể khác nhau đáng kể giữa ổ trượt và ổ lăn. Cần theo dõi tình trạng của ổ trượt có nhiệt độ thay đổi lớn nhất theo tốc độ vận hành. Cần ghi lại phản ứng điều khiển tuabin để đảm bảo an toàn vận hành trong điều kiện ổ trượt thay đổi nhanh.

Áp suất và/hoặc lưu lượng cung cấp chất bôi trơn phải được theo dõi để đảm bảo hoạt động của ổ trượt và đáp ứng các yêu cầu về an toàn vận hành.

6.4 Trục, then, mối ghép vỏ, then hoa và chi tiết bắt chặt

6.4.1  Trục

6.4.1.1  Độ bền và đánh giá tuổi thọ

Trục phải được thiết kế theo DIN 743 hoặc ANSI/AGMA 6001 với các hệ số an toàn tối thiểu theo Bảng 9 hoặc theo IEC 61400-8. Tải trọng thiết kế bao gồm các hiệu ứng động sẽ được sử dụng trong các tính toán về độ bền.

Bảng 9 - Hệ số an toàn tối thiểu

Chế độ thất bại	DIN 743	ANSI/AGMA 6001
Gãy do mỏi	1,75	1,75
Chảy dẻo	1,30	1,30
CHÚ THÍCH 1: Đối với ANSI/AGMA 6001, các giá trị này giả định kc = 1,0 (xác suất tồn tại = 50 %) và Fp = 1,0. CHÚ THÍCH 2: Hệ số an toàn tối thiểu đối với DIN 743 đã bao gồm hệ số không đảm bảo của phương pháp là 1,2.

6.4.1.2  Vật liệu

Vật liệu cho trục bánh răng phải đáp ứng các yêu cầu của 6.1.4. Độ cứng của vật liệu cho các trục khác phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ dẻo dai và độ cứng bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 683. Các yêu cầu về chất lượng cho các trục này phải được hạn chế theo tiêu chuẩn ISO 683. Tất cả các trục được tôi cứng bằng vỏ hoặc cảm ứng phải được khử ứng suất sau khi xử lý nhiệt.

6.4.2  Mối nối trục-hub

6.4.2.1  Lắp ghép chặt không then

Các mối ghép nối không cần then (lắp ghép chặt không then) phải được thiết kế theo ANSI/AGMA 6001 hoặc DIN 7190.

6.4.2.2  Lắp ghép chặt có then

Các mối ghép chặt có then phải được thiết kế theo ANSI/AGMA 6001 hoặc kết hợp DIN 6892 và DIN 7190. Chỉ riêng lắp ghép chặt có khả năng truyền tải tải trọng vận hành tối đa theo cả hai hướng tải trọng và tải trọng cực trị theo hướng ngược lại. Tải trọng cực trị theo hướng tải trọng dương có thể được truyền đi bằng cách kết hợp của lắp ghép chặt và mối ghép hình dạng.

Rãnh then không được kéo dài vào ổ trục. Cần tránh giao nhau giữa rãnh then với các thay đổi đường kính. Các mép của rãnh then phải được vát hoặc làm mòn đều và không có vết lõm, vết cắt sâu, hay bất kỳ thay đổi sắc nhọn nào có thể gây tập trung ứng suất.

Hình dạng của then, trục và hub phải được thiết kế theo DIN 6885-1. Tất cả các then phải được lắp trên trục với lắp ghép chặt tối đa.

6.4.2.3  Then hoa

Các then hoa truyền mômen xoắn phải được thiết kế theo ANSI/AGMA 6123.

Trong các bố trí tự do như trục mặt trời, răng then hoa ngoài nên được làm vồng để tránh ứng suất biên trong quá trình chuyển động. Răng ngoài và răng trong cần được tôi cứng bề mặt.

Cần cung cấp bôi trơn cưỡng bức bằng áp suất thích hợp để ngăn ngừa ăn mòn do ăn mòn fretting. Dầu bôi trơn phải được dẫn qua then hoa để rửa trôi mảnh vụn và đưa trở lại bể chứa.

6.4.3  Phớt trục

Tất cả các trục ra phải có phớt để giữ chất bôi trơn và phớt đàn hồi để ngăn bụi và hơi ẩm. Độ rơ trục, quá nhiệt, bảo dưỡng và các thông số của chúng phải được xem xét khi thiết kế hệ thống phớt. Vật liệu phớt phải tương thích với chất bôi trơn như mô tả trong 6.6.2. Để biết thông tin hỗ trợ về thử nghiệm khả năng tương thích của chất đàn hồi và chất bôi trơn, tham khảo IEC TR 61400-4-2.

Loại phớt và tuổi thọ dự kiến của nó phải được ghi lại. Nên sử dụng phớt Labyrinth thay vì phớt môi vì phớt môi có tuổi thọ tương đối ngắn và khó thay thế trong tuabin. Để biết thêm thông tin về việc thay thế, xem Điều 9.

6.4.4  Chi tiết bắt chặt

6.4.4.1  Yêu cầu chung

Tất cả các ốc vít chịu tải trọng động phải đạt cấp độ mét 8.8 hoặc cao hơn theo ISO 898-1, ISO 898-2 và ISO 898-3. Kích thước ốc vít, mômen xoắn siết chặt và độ bám phải tuân theo VDI 2230-1 hoặc được chứng nhận bằng thử nghiệm đã được chứng nhận. Phần cứng phải được chuẩn hóa theo kích thước và lớp hoàn thiện thông thường.

Các yêu cầu tối thiểu đối với hệ thống bắt chặt phải được quy định theo VDI/VDE 2862-2. Đối với hệ thống bắt chặt có cấp độ quan trọng A hoặc B theo VDI/VDE 2862-2 hoặc khi cần có các chi tiết bắt chặt độ bền cao cấp 10.9 hoặc 12.9 để truyền tải tải trọng, các yêu cầu chất lượng sau đây phải được đáp ứng:

• Việc mua phần cứng có độ bền cao phải được kiểm soát nguồn theo ISO 898-1, ISO 898-2 và ISO 898-3;

• Mỗi lô phần cứng được sản xuất phải được lấy mẫu và thử nghiệm bằng thiết bị ứng suất/biến dạng theo ISO 898-1, ISO 898-2 và ISO 898-3. Tần suất lấy mẫu có thể giảm nếu áp dụng kiểm soát quy trình thống kê, xem thêm 8.2; Nếu phần cứng được làm từ thép có độ bền kéo cao (830 N/mm2 trở lên) được mạ, phải tuân theo các quy trình chất lượng theo ISO 4042 và ISO 10683 để ngăn ngừa và giảm thiểu hiện tượng giòn do hydro.

Đối với các loại ốc vít lớn hơn M39, phải thiết lập các yêu cầu tương đương với các yêu cầu trong ISO 898-1, ISO 898-2 và ISO 898-3.

6.4.4.2  Chi tiết bắt chặt bên trong

Không được phép đóng cọc và/hoặc đóng đinh. Các phần cứng như vít cố định, bu lông, đai ốc, chi tiết bắt chặt và phụ kiện phải được cố định chắc chắn.

6.4.5  Mối ghép bu lông

6.4.5.1  Quy định chung

Các mối ghép bu lông được sử dụng trong hộp số tuabin gió để truyền mômen xoắn (ví dụ: kết nối bích giữa bánh răng vành và giá đỡ mômen xoắn) hoặc hỗ trợ tải phản ứng (ví dụ: giữa hai nửa vỏ của một cụm tầng song song).

Các mối ghép bu lông không được để chất bôi trơn rò rỉ từ hộp số. Khi sử dụng hợp chất bịt kín, chúng phải được áp dụng theo hướng dẫn của nhà sản xuất hợp chất.

6.4.5.2.1  Mối ghép bu lông truyền mômen xoắn

6.4.5.2.1  Quy định chung

Các mối ghép có thể truyền mômen xoắn bằng ma sát, khóa định hình hoặc kết hợp cả hai. Chuyển động tương đối giữa các bề mặt mối ghép bu lông truyền mômen xoắn có thể gây ra hiện tượng ăn mòn ma sát. Mục đích thiết kế được quy định trong 6.4.5.2.2 đến 6.4.5.2.4 là giảm thiểu các chuyển động vi mô tương đối và ma sát giữa các thành phần.

6.4.5.2.2  Mối ghép ma sát

Các mối ghép ma sát phải được thiết kế để truyền mômen xoắn phát sinh từ tất cả các trường hợp tải trọng vận hành và cực trị chỉ sử dụng ma sát từ lực căng trước của bu lông. Các bu lông mối ghép ma sát phải được đánh giá theo VDI 2230-1. Các hệ số ma sát phải được chọn từ VDI 2230-1:2015, Bảng A6 hoặc được lấy từ dữ liệu thử nghiệm cho cặp vật liệu.

6.4.5.2.3  Mối ghép khóa định hình

Các mối ghép khóa định hình phải được thiết kế để truyền mômen xoắn phát sinh từ tất cả các trường hợp tải trọng vận hành và cực đại chỉ sử dụng phản ứng từ các thành phần khóa định hình mà không có biến dạng cắt dẻo hoặc biến dạng nén của vật liệu vỏ hoặc thành phần khóa định hình tại bề mặt khóa định hình. Nếu ứng suất chảy vượt quá cục bộ, thì không được vượt quá giới hạn biến dạng theo IEC 61400-8. Tài liệu tham khảo về dữ liệu vật liệu phải được ghi lại.

Mối ghép bu lông phải được sử dụng để đảm bảo chống rò rỉ dầu bôi trơn và ngăn mài mòn các phần tử khóa định hình, nhưng sự đóng góp của ma sát mối ghép vào khả năng chịu lực của khóa định hình không được tính vào trong tính toán.

6.4.5.2.4  Mối ghép ma sát và mối ghép khóa định hình

Các mối ghép kết hợp phải được thiết kế để truyền tải tải trọng giao diện bằng cách chia tải giữa các thành phần ma sát và khóa định hình. Phân tích chi tiết về việc chia tải trọng giữa bu lông và thiết bị khóa định hình phải được thực hiện theo mô hình loại III của VDI 2230-2:2014 và bao gồm những nội dung sau:

• tải trọng toàn bộ trên mối ghép (ví dụ mômen uốn, tải trọng trọng trường, tải trọng đẩy hoặc ăn khớp bánh răng lực phản ứng);

• tính linh hoạt của bu lông và các thiết bị khóa định hình;

• tính linh hoạt của các bộ phận ghép nối bao gồm các điểm không liên tục về độ cứng cục bộ (ví dụ như hỗ trợ mômen xoắn hình học);

• tải trọng cục bộ được đưa vào (ví dụ lực răng cục bộ hoặc tải trọng không đối xứng trên giao diện bề mặt);

• các ảnh hưởng sản xuất có liên quan, bao gồm dung sai vị trí, dung sai đường kính của các then và sự thay đổi của tải trước do quá trình lắp ráp;

• các phần tử tiếp xúc trong mô hình FEA, biểu diễn hệ số ma sát của giao diện đối với sự kết hợp vật liệu, độ hoàn thiện bề mặt, điều kiện lắp ráp và hiệu ứng nhúng.

Các bu lông phải được đánh giá theo VDI 2230-1. Hệ số ma sát phải được chọn từ VDI 2230-1:2015, Bảng A.6 hoặc lấy từ dữ liệu thử nghiệm cho cặp vật liệu. Nếu ứng suất chảy vượt quá cục bộ, thì không được vượt quá giới hạn biến dạng theo IEC 61400-8. Tài liệu tham khảo về dữ liệu vật liệu phải được ghi lại. Cần xem xét ảnh hưởng của các thành phần/quy trình tăng cường ma sát hoặc các thành phần dạng không rắn nếu chúng được sử dụng.

6.4.5.3  Mối ghép vỏ

Các mối ghép vỏ, thường được sử dụng để chia tầng song song thành hai nửa, cho phép tiếp cận các thành phần bên trong của hộp số. Các mối ghép này phải chứa các khóa định hình, khóa dương như chốt định vị để đảm bảo căn chỉnh các phần vỏ và giữ tính lặp lại khi lắp ráp. Không được sử dụng ổ trục để đảm bảo căn chỉnh mối nối. Các bu lông chính trong mối ghép (thường là các bu lông liền kề với vị trí ổ trục) phải được thiết kế để phản ứng với các lực bên ngoài, lực ổ trục, biến dạng vỏ và phân bố tải trọng đến vị trí bu lông thực tế. Các bu lông này phải được đánh giá theo VDI 2230-1. Có thể sử dụng các bu lông bổ sung để ngăn chặn chất bôi trơn rò rỉ từ hộp số mà không có phân tích đánh giá thông số. Các lỗ khoét chìm hoặc mặt phẳng tiếp xúc tại chỗ phải được bố trí để đảm bảo bề mặt tiếp xúc phẳng cho đầu bu lông và đai ốc.

6.4.6  Vòng chặn

Vòng chặn có thể được sử dụng như một phần tử giữ để ngăn sự dịch chuyển theo trục của các chi tiết lắp ráp trên trục. Vòng chặn không nên được dùng để chịu tải trục trong quá trình vận hành.

Vòng chặn ngoài và vòng chặn trong phải được thiết kế theo DIN 471 và DIN 472 để chịu tải trọng cực trị.

6.5 Các phần tử kết cấu

6.5.1  Quy định chung

Bộ phận chịu mômen xoắn, khung mang hành tinh và bất kỳ phần tử kết cấu loại 2 nào khác như mô tả trong 4.4, phải được thiết kế theo IEC 61400-8.

6.5.2  Giao diện, điều kiện biên và tải trọng

Dữ liệu giao diện định lượng sự truyền tải tải giữa các phần tử liền kề và các điều kiện biên thích hợp cho các tính toán ứng suất. Ít nhất các giả định sau đây cho các điều kiện biên phải được ghi lại:

• bản phác thảo hệ thống truyền động với tất cả các kích thước giao diện có liên quan;

• hình học giao diện chi tiết;

• tải giao diện;

• độ võng và hằng số đàn hồi (tức là độ cứng) của giao diện;

• chuyển động của các giao diện được tạo ra bởi độ lệch và khoảng hở, cả hai đều được cung cấp liên quan đến tải trọng thiết kế.

Các điều kiện biên cụ thể có thể bao gồm:

• ứng suất do lắp Hộp số, ví dụ như phản ứng với biến dạng của các điểm lắp đặt sẽ được chồng lên tải trọng bên ngoài;

• ứng suất do thiết kế bên trong hộp số gây ra, ví dụ như tải trọng bu lông trước, chồng lên tải trọng bên ngoài.

Tải trọng phản ứng của hệ thống bánh răng như tải trọng đẩy của bộ bánh răng xoắn ốc hoặc lực tách quay của bộ bánh răng hành tinh sẽ được chồng lên tải trọng tuabin gió toàn cầu được áp dụng và ứng suất do giá đỡ phần tử tạo ra.

6.6 Bôi trơn

6.6.1  Quy định chung

Điều này quy định các yêu cầu thiết kế cho các bộ phận của hộp số tuabin gió, chất bôi trơn và hệ thống bôi trơn.

Việc lựa chọn, sử dụng và theo dõi chất bôi trơn có đặc tính hiệu suất phù hợp là điều cần thiết để Hộp số hoạt động bình thường trong suốt thời gian sử dụng.

Việc lựa chọn thường đòi hỏi phải đánh giá và cân nhắc giữa nhiều yếu tố khác nhau và đôi khi xung đột. Để biết thông tin hỗ trợ, hãy tham khảo IEC TR 61400-4-2.

6.6.2  Đặc tính tính năng của chất bôi trơn

Chất bôi trơn phải tuân thủ các yêu cầu tối thiểu về tính năng đối với chất bôi trơn bánh răng CKSMP được xác định trong ISO 12925-1 và đáp ứng các đặc tính được giả định trong các tính toán định mức được mô tả trong 6.1, 6.2 và 6.3.

Chất bôi trơn phải tương thích với tất cả các thành phần hộp số và hệ thống bôi trơn. Để biết thông tin hỗ trợ về thử nghiệm khả năng tương thích của chất bôi trơn, tham khảo IEC TR 61400-4-2.

Tài liệu thiết kế phải bao gồm danh sách các chất bôi trơn được chấp thuận.

6.6.3  Độ nhớt của chất bôi trơn

Độ nhớt, ở điều kiện vận hành về nhiệt độ, tải trọng và vận tốc bề mặt tương đối, có tác động trực tiếp đến hiệu suất Hộp số và tuổi thọ sử dụng. Độ nhớt chính xác khi khởi động nguội rất quan trọng để đạt được lưu lượng chất bôi trơn đến tất cả các bề mặt quan trọng mà không bị dẫn hướng hoặc tạo ra lực cản quá mức. Độ nhớt chính xác ở nhiệt độ vận hành rất quan trọng để đảm bảo độ dày của màng chất bôi trơn, giúp giảm thiểu tiếp xúc kim loại với kim loại và mài mòn mà không góp phần gây ra tổn thất ký sinh quá mức như sự khuấy động của bánh răng hoặc lực cản ma sát chất lỏng trong ổ trục.

CHÚ THÍCH: Hiện tượng tạo then hoa là hiện tượng quan sát thấy ở chất bôi trơn và mỡ bôi trơn bánh răng khi chúng đặc lại do thời tiết lạnh hoặc các nguyên nhân khác, đến mức tạo thành then hoa mà bộ phận cần bôi trơn di chuyển mà không tiếp xúc hoàn toàn với chất bôi trơn.

Cấp độ nhớt của chất bôi trơn phải được lựa chọn dựa trên điều kiện vận hành, không phải điều kiện khởi động. Điều kiện vận hành cụ thể tại địa điểm có thể yêu cầu các cấp độ nhớt khác nhau cho cùng một loại Hộp số. Độ nhớt động học của chất bôi trơn ở các phạm vi nhiệt độ khác nhau từ nhiệt độ khởi động lạnh thấp nhất dự kiến hoặc chạy không tải đến nhiệt độ vận hành cao nhất dự kiến, cũng như phương pháp xác định các giá trị độ nhớt này, phải được ghi chép lại.

6.6.4  Phương pháp bôi trơn và làm mát

6.6.4.1  Quy định chung

Loại hệ thống bôi trơn và làm mát cũng như các thành phần đi kèm (ví dụ: lượng dầu, bình chứa dầu, bơm, bộ phận làm mát và bộ lọc) phải được quy định.

Hệ thống bôi trơn phải đảm bảo lưu lượng, áp suất và nhiệt độ của chất bôi trơn theo tính toán thiết kế trong 6.1, 6.2 và 6.3.

6.6.4.2  Hệ thống bôi trơn áp lực

Trong hộp số có hệ thống bôi trơn áp lực, tất cả các bánh răng và ổ trục đều được bôi trơn bằng dầu áp suất thông qua bộ lọc trong quá trình hoạt động bình thường để duy trì độ sạch ở mức quy định. Hệ thống phải được thiết kế có tính đến độ nhớt, lưu lượng, áp suất cấp, kích thước, số lượng và vị trí của các tia, vòi phun và độ giảm để đảm bảo bôi trơn đầy đủ và kiểm soát nhiệt độ chất bôi trơn. Ổ trượt phải được cung cấp chất bôi trơn bằng hệ thống tuần hoàn áp suất.

Mức áp suất trong hệ thống phân phối chất bôi trơn và sự giảm áp suất tại các lỗ phải giảm thiểu lượng không khí bị cuốn vào.

6.6.4.3  Hệ thống bôi trơn kết hợp

Hệ thống bôi trơn kết hợp sử dụng cả phương pháp bôi trơn phun và bôi trơn áp lực. Ví dụ, ổ trục ngập bên dưới chất bôi trơn hoạt động của bể chứa chỉ được bôi trơn phun (hoặc nhúng) nói chung hoặc trong các tình huống cụ thể (ví dụ như chạy không tải mà không có lưới điện).

Nên sử dụng phương pháp bôi trơn áp suất cho các bánh răng có tốc độ chu vi trên 20 m/s tại đường kính bước răng.

6.6.5  Lượng chất bôi trơn trong hệ thống bôi trơn

Lượng chất bôi trơn phải dựa trên:

• lưu lượng chất bôi trơn;

• tổn thất hộp số;

• khả năng truyền nhiệt của chất bôi trơn;

• sự chênh lệch nhiệt độ có thể đạt được giữa các thiết bị làm mát;

• mức nhiệt độ hoạt động.

Các yếu tố này ảnh hưởng đến đáp ứng của chất bôi trơn như việc loại bỏ khí bị cuốn vào trong dầu, tạo bọt và tuổi thọ của chất bôi trơn. IEC TR 61400-4-2 cung cấp hướng dẫn về một số yếu tố ảnh hưởng này dựa trên kinh nghiệm trước đó. Các yêu cầu để kiểm tra xác nhận thiết kế hệ thống bôi trơn được xác định trong Điều 7.

6.6.6  Nhiệt độ hoạt động

6.6.6.1  Đo nhiệt độ

Nhiệt độ hoạt động của chất bôi trơn là một thông số quan trọng được sử dụng để ước tính độ nhớt và độ dày màng dầu; tuy nhiên, nhiệt độ này thay đổi tùy theo hộp số.

Ba nhiệt độ vận hành chất bôi trơn khác nhau được xem xét: chất bôi trơn dạng khối, đầu vào chất bôi trơn và ổ lăn. Ít nhất một trong những nhiệt độ này phải được đo.

6.6.6.2  Đo nhiệt độ chất bôi trơn số lượng lớn

Đối với hộp số có hệ thống bôi trơn bắn tóe, hệ thống bôi trơn áp lực với bể chứa ướt hoặc hệ thống bôi trơn kết hợp, nhiệt độ chất bôi trơn khối phải được đo bằng những khu vực không bị ảnh hưởng bởi các thành phần khác trong hệ thống bôi trơn (ví dụ như máy bơm hoặc máy sưởi). Đối với hệ thống bôi trơn bằng cacte khô, nhiệt độ tổng thể của chất bôi trơn phải được đo trong thùng dầu.

6.6.7  Kiểm soát nhiệt độ

6.6.7.1  Quy định chung

Bộ điều khiển tuabin sẽ theo dõi hệ thống bôi trơn và các bộ phận hộp số để phát hiện nhiệt độ lệch khỏi các giá trị quy định trong 6.6.7.2 và 6.6.7.3.

6.6.7.2  Nhiệt độ chất bôi trơn số lượng lớn

Nhiệt độ chất bôi trơn số lượng lớn phải được duy trì dưới các giới hạn được quy định trong 6.1, 6.2 và 6.3. Các bộ điều khiển sẽ được thiết lập để tắt tuabin khi nhiệt độ chất bôi trơn khối trung bình trong 10 min vượt quá giới hạn nhiệt độ tối đa tuyệt đối là 85 °C.

Phải cung cấp khả năng làm mát để loại bỏ nhiệt sinh ra bên trong Hộp số theo các điều kiện vận hành được quy định trong 5.3 và các yêu cầu trong tiểu mục này. Phải ghi lại khả năng làm mát cần thiết. Khả năng làm mát phải được kiểm tra xác nhận theo Điều 7.

Nhiệt độ chất bôi trơn khối phải được duy trì ít nhất 10 K trên điểm đông đặc của chất bôi trơn (xem IEC TR 61400-4-2 để biết thêm thông tin) trong quá trình khởi động và vận hành bình thường. Nhiệt độ phải được tăng lên nếu khả năng bơm trong hệ thống tuần hoàn bôi trơn được cấp áp suất không được đảm bảo.

Thiết bị gia nhiệt ngâm phải được giới hạn ở mức công suất đầu ra trung bình là 1 W/cm² và được ngâm hoàn toàn trong chất bôi trơn để tránh hỏng hóc do nhiệt đối với chất bôi trơn. Có thể sử dụng công suất bề mặt lớn hơn nếu có sự lưu thông dầu cưỡng bức qua bộ phận gia nhiệt khi bộ phận gia nhiệt đang hoạt động (ví dụ bằng bơm) hoặc nếu nhiệt độ dầu gần bộ phận gia nhiệt được theo dõi.

6.6.7.3  Nhiệt độ ổ trục

6.6.7.3.1  Quy định chung

Để bảo vệ chất bôi trơn khỏi lão hóa sớm, nhiệt độ tối đa tuyệt đối của ổ trục phải được quy định. Nhiệt độ của ổ lăn và ổ trượt có nhiệt độ hoạt động cao nhất, ngoại trừ ổ trục hành tinh, phải được đo trong tuabin gió.

6.6.7.3.2  Nhiệt độ ổ lăn

Giới hạn nhiệt độ hoạt động được quy định phải tương ứng với các giá trị được sử dụng trong tính toán tuổi thọ định mức ổ lăn được mô tả trong 6.2. Các điều khiển phải được thiết lập để dừng tuabin khi nhiệt độ ổ lăn trung bình trong 1 min tại bề mặt tiếp xúc của vòng cố định vượt quá 95 °C. Kinh nghiệm thực tế cho thấy điều này giới hạn nhiệt độ tiếp xúc của ổ lăn ở mức 105 °C.

6.6.7.3.3  Nhiệt độ ổ trượt

Giới hạn nhiệt độ hoạt động được quy định phải tương ứng với các giá trị được sử dụng trong tính toán độ dày màng dầu của từng ổ trượt được mô tả trong 6.3.6, các giới hạn của vật liệu ổ trượt được mô tả trong 6.3.7.2 và sự tương tác giữa vật liệu ổ trượt và chất bôi trơn ở nhiệt độ cao. Các điều khiển phải được thiết lập để dừng tuabin khi nhiệt độ ổ trượt trung bình trong 1 min được theo dõi tại vòng tĩnh càng gần bề mặt trong vùng tải càng tốt vượt quá 115 °C. Điều này giới hạn nhiệt độ của vùng tiếp xúc ổ trượt riêng ở mức 125 °C.

6.6.8  Theo dõi tình trạng chất bôi trơn

Việc theo dõi thường xuyên các đặc tính hiệu suất của chất bôi trơn phải được quy định và bao gồm:

• độ nhớt ở 40 °C và 100 °C theo ISO 3104 hoặc ASTM D445;

• số axit theo ISO 6618 hoặc ASTM D974 hoặc số trung hòa theo theo ISO 6619 hoặc ASTM D664;

• các thành phần kim loại và phi kim loại trong gói phụ gia và các thành phần mài mòn trong theo ASTM D5185 hoặc DIN 51399-1;

• độ sạch theo ISO 4406;

• hàm lượng nước theo ASTM D6304 hoặc DIN 51777.

Phải quy định rõ tình trạng chất bôi trơn được đánh giá dựa trên giới hạn báo động tuyệt đối, thay đổi xu hướng hay kết hợp cả hai, cùng với tiêu chí chấp nhận và hành động được khuyến nghị. Tham khảo IEC TR 61400-4-2 để biết thêm hướng dẫn về giới hạn phân tích chất bôi trơn và diễn giải xu hướng dựa trên thông tin đầu vào về điều kiện vận hành và bảo dưỡng.

Các yêu cầu lấy mẫu chất bôi trơn cần thiết để đạt được các mẫu đại diện và nhất quán để phân tích phải được quy định. Các khoảng thời gian và thử nghiệm theo dõi tình trạng chất bôi trơn phải được quy định trong sổ tay vận hành và bảo trì.

6.6.9  Lọc chất bôi trơn

Độ sạch của chất bôi trơn ảnh hưởng đến tuổi thọ của bánh răng và ổ trục. Chất bôi trơn được thêm vào hộp số tại bất kỳ vị trí nào cũng như chất bôi trơn số lượng lớn từ hộp số sau khi thử nghiệm tại nhà máy phải bằng hoặc tốt hơn -/15/12 theo ISO 4406.

Để biết thêm thông tin về độ sạch và lọc chất bôi trơn, tham khảo IEC TR 61400-4-2. Hệ thống bôi trơn phải duy trì độ sạch của chất bôi trơn khối ở trạng thái ổn định khi vận hành trong một phạm vi ISO 4406, như được mô tả trong ISO 281, sạch hơn giá trị được giả định trong định mức tuổi thọ ổ trục được mô tả trong 6.2.7, nhưng không kém hơn -/17/14. Yêu cầu áp dụng cho khối lượng dầu lớn phía thượng nguồn của bộ lọc trong quá trình vận hành hệ thống truyền động trạng thái ổn định (tức là không phải trong các điều kiện tạm thời như dừng hoặc khởi động ở nhiệt độ thấp). Loại và kích thước của các phần tử lọc, kích thước danh nghĩa của các lỗ lọc và định mức hiệu suất của bộ lọc phải được quy định. Bộ lọc phải phù hợp với toàn bộ phạm vi các điều kiện môi trường mà hộp số được thiết kế như mô tả trong 5.1. Hiệu ứng của hệ thống lọc đối với các chất phụ gia và đặc tính hiệu suất của chất bôi trơn phải được kiểm tra xác nhận.

Bộ lọc phải có chức năng vòng qua (bypass) để cho phép chất bôi trơn chảy theo yêu cầu thiết kế trong quá trình khởi động nguội và khi vật liệu lọc bị nhiễm bẩn. Đường vòng qua phải có bộ lọc ngăn không cho dầu chưa lọc chảy vào hộp số. Xem IEC TR 61400-4-2 để biết thêm thông tin.

Thiết bị chỉ thị tắc nghẽn sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển tuabin gió để kích hoạt báo động khi bộ lọc bị bẩn.

6.6.10  Cổng

6.6.10.1  Quy định chung

Toàn bộ hệ thống bôi trơn thường được bố trí với nhiều loại cổng thích hợp để kiểm tra, lấy mẫu chất bôi trơn, xả, đổ đầy, cảm biến và ống thông hơi. Vị trí, kích thước, loại và hình dạng của các cổng này phải được quy định liên quan đến chức năng của Hộp số, chức năng và tương tác của các thành phần được gắn kèm và khả năng bảo dưỡng.

6.6.10.2  Nút xả và nút đổ đầy

Các nút xả và nút nạp phải được đặt ở nơi dễ dàng gắn các đường ống. Nút xả phải ở dưới cùng của một bể chứa nghiêng để có thể xả hết chất bôi trơn. Thời gian xả theo trọng lực dự kiến trong các điều kiện môi trường được xác định mô tả trong 5.1 phải được quy định và ghi lại.

6.6.10.3  Kiểu luồng cổng

Các cổng sẽ sử dụng loại ren song song hoặc loại bích. Một phần tử bịt kín sẽ được bao gồm giữa các mặt.

6.6.10.4  Cổng lấy mẫu chất bôi trơn

Các cổng lấy mẫu thùng chứa phải được đặt ở vị trí tiếp xúc với lưu thông chất bôi trơn tự do. Cổng phải bao gồm một van lấy mẫu. Các Hộp số sử dụng hệ thống kết hợp bôi trơn bắn tóe và bôi trơn áp suất phải được cung cấp các cổng lấy mẫu để lấy cả độ sạch của dòng chất bôi trơn áp suất và thùng chứa. Các hệ thống bôi trơn áp suất phải có cổng lấy mẫu chất bôi trơn ở phía thượng lưu của bộ lọc.

6.6.11  Chỉ báo mức chất bôi trơn

Hộp số phải được trang bị một thiết bị (ví dụ que thăm dầu hoặc kính đo mức chất bôi trơn) để kiểm tra tại chỗ mức chất bôi trơn. Vị trí đặt thiết bị phải cho phép tiếp cận và đọc theo các quy định về môi trường làm việc được quy định trong IEC TS 61400-30 và được bảo vệ chống hỏng hóc trong quá trình bảo dưỡng định kỳ .

Nếu sử dụng que thăm dầu bằng kim loại, que thăm dầu phải được thiết kế sao cho không thể có kết quả đọc sai do chất bôi trơn bị cạo ra hoặc bị dính vào trong quá trình tháo và thay thế. Vạch định lượng phải được đánh dấu cố định trên que thăm dầu.

Nếu sử dụng kính bôi trơn, kính và các kết nối của nó phải đủ lớn để tránh lắng đọng.

Bộ điều khiển tuabin sẽ theo dõi mức chất bôi trơn để ngăn chặn hoạt động khi các bộ phận dựa vào bôi trơn bắn tóe không còn được bôi trơn nữa và để phát hiện khả năng thất thoát dầu.

6.6.12  Phích cắm từ tính

Nên sử dụng phích cắm từ tính hoặc que thăm dầu có nam châm để phát hiện các hạt mài mòn và nên đặt ở khu vực dễ tiếp cận và trong vùng chất bôi trơn lưu thông.

6.6.13  Cổng thông hơi

Phải lắp một cổng thông hơi có bộ lọc. Cổng thông hơi phải được định cỡ để luồng không khí không bị cản trở trong quá trình thay đổi mức chất bôi trơn do nhiệt và cơ học trong vỏ Hộp số. Thông tin thêm về thiết kế của cổng thông hơi có trong IEC TR 61400-4-2.

6.6.14  Cảm biến lưu lượng

Bộ điều khiển tuabin sẽ theo dõi hệ thống bôi trơn để phát hiện áp suất hoặc lưu lượng lệch khỏi các giá trị quy định theo 6.6.4.

Lưu lượng chất bôi trơn tối thiểu được quy định khi khởi động phải được đảm bảo, ví dụ bằng các phương pháp như gia nhiệt không khí hoặc lắp đặt các bộ phận gia nhiệt trong đường ống dẫn dầu bôi trơn hoặc thùng chứa. Có thể tìm thêm thông tin chi tiết trong IEC TR 61400-4-2.

7 Kiểm tra xác nhận thiết kế và xác nhận thiết kế

7.1 Quy định chung

Mục tiêu của việc kiểm tra xác nhận thiết kế và xác nhận thiết kế là giảm thiểu tối đa độ không đảm bảo trong thiết kế và xác nhận Hộp số tuân thủ các giả định và yêu cầu thiết kế được sử dụng trong các công cụ phân tích và thiết kế theo yêu cầu tại Điều 6 ở trên.

Hộp số tuabin gió là một hệ thống phức tạp, nhiều thành phần. Do đó, không thể áp dụng thử nghiệm quá tải có ý nghĩa hoặc thử nghiệm mỏi tương đương với tuổi thọ thiết kế. Do đó, không thể đạt được sự xác nhận thực sự của Hộp số hoàn chỉnh, được sản xuất. Thay vào đó, các phương pháp thử nghiệm được phát triển theo kinh nghiệm và các kỹ thuật phân tích kết hợp nên được sử dụng trong trường hợp hỏng hóc quá trình tập trung vào chế độ để kiểm tra xác nhận thiết kế và xác nhận thiết kế.

7.2 Kế hoạch thẩm định và xác nhận thiết kế

Kế hoạch kiểm tra xác nhận và xác nhận thiết kế bao gồm các yêu cầu thiết kế từ Điều khoản 6.

Trong quá trình thiết kế, một phân tích hệ thống quan trọng (như FMEA hoặc FMECA) được hoàn thành và ghi lại như mô tả trong 4.5. Kết quả của hoạt động này kết nối bằng chứng kiểm tra xác nhận với từng rủi ro thiết kế.

Kế hoạch kiểm tra xác nhận và xác nhận thiết kế ghi lại các chế độ lỗi đang được xem xét, các số liệu hiệu suất đang được đánh giá và phương pháp kiểm tra xác nhận. Trong trường hợp kiểm tra xác nhận bằng thử nghiệm, kế hoạch kiểm tra xác nhận và xác nhận thiết kế ghi lại thêm loại thử nghiệm cụ thể sẽ được sử dụng và tiêu chí chấp nhận.

7.3 Phân loại chế độ lỗi

Phương pháp kiểm tra xác nhận và xác nhận thiết kế dựa trên phân tích hệ thống quan trọng được mô tả trong 4.5. Các chế độ lỗi được phân loại dựa trên hồ sơ của tác nhân gây ứng suất và phương tiện chuyển sang trạng thái hỏng hóc. Các phân loại có liên quan đến việc phát triển kế hoạch kiểm tra xác nhận hoặc xác nhận, lựa chọn các phương pháp được sử dụng và xác định tiêu chí đánh giá cho từng chế độ lỗi. Tóm tắt các loại chế độ lỗi được cung cấp trong Bảng 10. Tham khảo IEC TS 61400-4-1 để biết thêm thông tin về phân loại chế độ lỗi. Sử dụng các phân loại nhất quán cho phép kết hợp các kết quả từ phân tích hệ thống quan trọng, kiểm tra xác nhận, xác nhận thực địa và tính toán độ tin cậy.

Bảng 10 - Phân loại chế độ lỗi

	Phân loại chế độ lỗi
	A1	A2	B	C
Hồ sơ tải/ứng suất	Xác định (chịu tải bởi ứng suất xác định)	Xác định (chịu tải bởi ứng suất xác định)	Ngẫu nhiên (chịu tải do ma sát, mài mòn, nhiệt độ khắc nghiệt, ăn mòn, bụi bẩn, v.v.)	Ngẫu nhiên (chịu tải ngẫu nhiên do va chạm, ma sát, mài mòn, v.v.)
Đánh giá / Tính toán	Các mô hình đã được xác thực có sẵn	Các mô hình đã được xác thực không có sẵn	Một số mô hình có sẵn	Không có mô hình có sẵn
Kiểu	Tích lũy	Tích lũy	Không tích lũy	Tích lũy / Không tích lũy
Ví dụ về chế độ lỗi	Răng uốn cong, ổ lăn tiếp xúc mỏi	Nứt răng, chịu lực WEC	Cọ xát	Hư hại mảnh vỡ, then hoa
CHÚ THÍCH: Việc phân loại các chế độ lỗi ví dụ phản ánh tình trạng hiện tại của công nghệ và có thể thay đổi (ví dụ khi mô hình tính toán cho chế độ lỗi A2 được xác nhận và nhận dạng).

Tiêu chí kiểm tra xác nhận cho chế độ lỗi loại A1 xác nhận các giả định cụ thể của ứng dụng được đưa ra trong các mô hình tính toán. Các chế độ lỗi loại A2, B và C thiếu mô hình tính toán tuổi thọ được xác định trong tiêu chuẩn hoặc mã thiết kế được công nhận.

7.4 Phương pháp kiểm tra xác nhận

7.4.1  Quy định chung

Việc kiểm tra xác nhận và xác nhận có thể được thực hiện bằng:

• thử nghiệm;

• sự tương đồng;

• mô phỏng (đặc biệt dùng cho mục đích kiểm tra xác nhận, không phải để mô tả thiết kế).

Việc thử nghiệm các thành phần hoặc cụm lắp ráp phụ có thể xác nhận chức năng và cung cấp dữ liệu kiểm tra xác nhận có giá trị cho một số chế độ lỗi nhất định trong điều kiện có thể tái tạo. Môi trường kiểm tra xác nhận phải tái tạo các điều kiện biên có liên quan cho thiết bị đang cần thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Việc kiểm tra xác nhận vật liệu được đề cập trong các tiêu chuẩn khác (ví dụ: TCVN 7578-5 (ISO 6336-5), v.v.).

7.4.2  Thử nghiệm

7.4.2.1  Kế hoạch thử nghiệm

Kế hoạch thử nghiệm dựa trên các tiêu chí được xác định theo 7.2 và 7.3. Kế hoạch thử nghiệm bao gồm các thử nghiệm hộp số như một khối và hộp số như một bộ phận tích hợp của tuabin gió.

Thử nghiệm trong điều kiện có thể lặp lại và tái tạo được nên được thực hiện càng sớm càng tốt trong quá trình thiết kế như mô tả trong Điều khoản 4. Càng nhiều kiểm tra xác nhận càng tốt được đưa vào thử nghiệm hộp số trong môi trường băng ghế thử nghiệm. Cũng có thể có lợi khi thử nghiệm các thành phần hoặc hệ thống phụ riêng lẻ của hộp số một cách độc lập. Thử nghiệm kiểm tra xác nhận hộp số trong một tuabin gió hoàn chỉnh bị giới hạn ở các yêu cầu cấp độ tuabin. Ghế thử nghiệm không thể mô phỏng chính xác các điều kiện như phát thải tiếng ồn, hiệu ứng thoáng qua và động lực học toàn hệ thống.

Kế hoạch chung mô tả cách thức và địa điểm (ví dụ: hội thảo, thử nghiệm thực địa) để đạt được các mục tiêu khác nhau, bao gồm các thông số nào cần sử dụng để kiểm tra xác nhận hoặc xác nhận các yêu cầu thiết kế. Bốn loại thử nghiệm được xem xét trong kế hoạch thử nghiệm:

• T1 - thử nghiệm chức năng;

• T2 - thử nghiệm độ bền;

• T3 - thử nghiệm khí hậu;

• T4 - kiểm tra hệ thống tích hợp.

Các yêu cầu đối với bốn loại thử nghiệm này được nêu trong 7.4.2.2 đến 7.4.2.5.

7.4.2.2  Thử nghiệm chức năng T1

Các thử nghiệm chức năng chứng minh tính năng hộp số phù hợp và kiểm tra xác nhận các yêu cầu thiết kế đã chọn. Thử nghiệm chức năng thường được thực hiện trong môi trường thử nghiệm chỉ có hộp số (không tích hợp). Ít nhất một hộp số sẽ được đánh giá bằng thử nghiệm chức năng bao gồm các nội dung sau:

• xả nước ban đầu theo 8.5.3.1;

• quét tốc độ thay đối với mômen xoắn không đổi để kiểm tra xác nhận sơ đồ Campbell;

• tăng các bước mômen xoắn trong đường cong mômen xoắn-tốc độ đã quy định. Xem A.4.3 để biết ví dụ về đường cong mômen xoắn-tốc độ. Mômen xoắn không được tăng cho đến khi đạt được giới hạn sạch theo 6.6.9;

• phân tích hình dạng chế độ lệch hoạt động;

• hoạt động ở mômen xoắn tham chiếu 120%. Thời gian thử nghiệm tối thiểu 1 h và cho đến khi tất cả nhiệt độ điểm đo đạt đến độ ổn định nhiệt (±1 K trong 15 min).

Thử nghiệm chức năng cũng phải bao gồm các điều kiện thể hiện việc lắp đặt cánh đơn.

Phân tích thiết bị đo và phép đo hộp số cho các thử nghiệm chức năng T1 sẽ bao gồm:

• nhiệt độ của chất bôi trơn số lượng lớn, chất bôi trơn ở đầu vào hộp số và chất bôi trơn ở đầu ra từ hộp số đến bộ làm mát dầu;

• nhiệt độ của tất cả các thành phần chịu lực cố định trên đường dẫn tải;

• nhiệt độ của toàn bộ hướng di chuyển của một hành tinh trên mỗi giai đoạn hành tinh;

• máy đo gia tốc để mô tả đáp ứng động của hộp số;

• cảm biến đo biến dạng chân răng cho các giai đoạn bánh răng hành tinh để đo phân bố tải trọng ăn khớp bánh răng và chia sẻ tải trọng tại mỗi bước tải để đánh giá các hệ số tải thiết kế trong 6.1.3 cho thông số bánh răng;

• áp suất âm thanh hoặc cường độ âm thanh để đo công suất âm thanh theo ISO 8579-1.

Cần cung cấp thiết bị đo (tức là đo độ dịch chuyển, biến dạng hoặc độ lệch) để so sánh độ biến dạng và độ lệch thực tế với mô hình phân tích cấu trúc của các thành phần như vỏ bánh răng hoặc giá đỡ hành tinh.

Thông thường cần phải tháo rời một phần hoặc toàn bộ hộp số để đánh giá tiêu chí chấp nhận trong Bảng 11.

7.4.2.3  Thử nghiệm độ bền T2

Thử nghiệm độ bền nhằm mục đích cung cấp các chỉ dẫn liên quan đến rủi ro đối với các chế độ lỗi không thể tính toán được mà không thể kiểm tra xác nhận bằng phương pháp thử nghiệm T1. Thử nghiệm độ bền không nhằm mục đích mô phỏng tuổi thọ sử dụng (ví dụ: thử nghiệm tuổi thọ mỏi tăng tốc đạt/không đạt). Thử nghiệm độ bền có thể được thực hiện ở nhiều cấp độ tích hợp hệ thống Hộp số khác nhau.

Thử nghiệm độ bền phải bao gồm tối thiểu 300 h hoạt động trên các điều kiện vận hành tham chiếu của tuabin, bao gồm 30 h ở hoặc trên tối thiểu 130 % mômen xoắn tham chiếu và tối thiểu 80 % tốc độ tham chiếu và các trình tự được xác định trong 7.4.2.5.

Tải trọng cao hơn và/hoặc thời gian thử nghiệm dài hơn có nhiều khả năng khởi tạo một số chế độ lỗi không thể tính toán được và phát hiện nguy cơ các hỏng hóc sớm. IEC TR 61400-4-3 cung cấp thêm thông tin về các điều kiện thử nghiệm cho các thử nghiệm độ bền.

Thông thường cần phải tháo rời một phần hoặc toàn bộ hộp số để đánh giá tiêu chí chấp nhận trong Bảng 11.

7.4.2.4  Thử nghiệm khí hậu T3

Các thử nghiệm khí hậu hộp số nhằm mục đích kiểm tra xác nhận hoạt động của hộp số trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt theo 5.1 và đánh giá các chế độ lỗi không được mô phỏng, tương tự hoặc các thử nghiệm khác đề cập. Các thử nghiệm khí hậu thường được thực hiện trong buồng khí hậu. Đặc biệt, góc nghiêng hộp số phải tương ứng với lắp đặt tuabin để kiểm tra xác nhận và xác nhận việc bôi trơn đáp ứng của hệ thống. Một hộp số sẽ được đánh giá trong tình huống không tải cho đến khi tất cả các điểm đo nhiệt độ đạt đến độ ổn định nhiệt (±1 K trong 15 min) ở tốc độ tham chiếu.

Thiết bị đo kiểm khí hậu phải bao gồm các phép đo áp suất, lưu lượng và nhiệt độ để ghi lại các thử nghiệm liên quan đến hệ thống bôi trơn khác nhau.

7.4.2.5  Thử nghiệm hệ thống tích hợp T4

Thử nghiệm hệ thống tích hợp hộp số nhằm mục đích kiểm tra xác nhận và/hoặc xác nhận các khía cạnh chức năng của hộp số và mô tả các đặc tính của Hộp số phụ thuộc vào hoặc bị ảnh hưởng bởi việc tích hợp hộp số vào hệ thống truyền động của tuabin gió. Thử nghiệm hệ thống tích hợp sẽ bao gồm tải không mômen xoắn và các trình tự sau:

• tăng tốc (hoạt động tiêu chuẩn trên toàn bộ các vùng hoạt động của tuabin gió như đã mô tả trong Điều A.4);

• quét tốc độ (Campbell);

• các sự kiện hoạt động bình thường: đóng mạch, phanh, dừng máy và chạy không tải;

• các sự kiện cực đoan: dừng khẩn cấp và sự cố lưới điện, ví dụ như vận hành ở chế độ điện áp thấp.

Các thử nghiệm hệ thống tích hợp cũng nên bao gồm các khía cạnh về tích hợp điện của hộp số vào tuabin gió. Dòng điện rò (stray current) qua ổ lăn cần được đo.

Các thử nghiệm hệ thống tích hợp có thể được tiến hành tại hiện trường và/hoặc trên các giàn thử nghiệm hệ thống có khả năng tái tạo các điều kiện biên hộp số có liên quan đến việc kiểm tra xác nhận và xác nhận (ví dụ tải trọng rôto).

Tiếng ồn phát ra từ hộp số phải được đo tại hiện trường. Độ rung liên quan đến tiếng ồn phải được đo tại hiện trường và đối chiếu với kết quả thử nghiệm T1 như mô tả trong Phụ lục B.

Các giả định thiết kế về độ sạch của chất bôi trơn phải được thực hiện tại hiện trường trong 90 % thời gian thử nghiệm.

7.4.3  Sự tương đồng

Có thể sử dụng việc kiểm tra xác nhận và xác nhận bằng tính tương đồng để chứng minh rằng hộp số sản xuất hàng loạt hiện có đã được chứng nhận có thể so sánh được với hộp số mới như được xác định trong 4.2.

7.4.4  Mô phỏng

Có thể sử dụng kiểm tra xác nhận và xác nhận bằng mô phỏng dựa trên các mô hình tính toán và phân tích cụ thể cho rủi ro đã xác định trong Bảng 11. Mô phỏng phải nằm trong các điều kiện biên được xác định của các mô hình.

7.5 Ma trận kiểm tra xác nhận và xác nhận

Các chế độ lỗi (A1, A2, B và C), các tính năng thiết kế (F) và tiêu chí tính năng (P) được liệt kê trong Bảng 11 sẽ được kiểm tra xác nhận và/hoặc xác nhận bằng một hoặc nhiều phương pháp đã nêu bằng cách so sánh theo tiêu chí chấp nhận. Kết quả kiểm tra xác nhận và xác nhận phải được ghi lại. Kế hoạch kiểm tra xác nhận và xác nhận phải được mở rộng ra ngoài phạm vi của Bảng 11 trong trường hợp FMEA xác định các chế độ lỗi khác cho các giải pháp thiết kế cụ thể.

Các cột phương pháp mô phỏng, tương tự hoặc thử nghiệm xác định các phương tiện kiểm tra xác nhận và/hoặc xác nhận được chấp nhận. 'Y' chỉ ra rằng có một phương pháp thay thế và có thể được sử dụng để kiểm tra xác nhận và xác nhận thay vì thử nghiệm. Cột yêu cầu phát hiện xác định những gì sẽ được thử nghiệm hoặc đo trong quá trình kiểm tra xác nhận và xác nhận và so sánh với các tiêu chí chấp nhận.

Bảng 11 - Ma trận kiểm tra xác nhận và xác nhận

Yếu tố hộp số	Chế độ lỗi hoặc tính năng thiết kế	Loại	Yêu cầu phát hiện	Phương pháp kiểm tra xác nhận hoặc xác nhận			Tiêu chí chấp nhận
				Mô phỏng	Tương tự	Kiểm tra
Bánh răng	Phân phối tải cho các giai đoạn hành tinh	F	Độ lớn phân phối tải	Y a		T1 hoăc T4 b	Đo các hệ số tải KHβ và Kv·Kγ nhỏ hơn hoặc bằng như đã nêu trong 6.1.3
	Phân phối tải cho các giai đoạn song song	F	Kiểm tra bằng mắt	Y a		T1 hoăc T4 b	Diện tích tiếp xúc trong phạm vi ±10% của diện tích mô phỏng
	Độ bền bề mặt	A1	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có rỗ theo tiêu chuẩn ISO 10825-1
	Nứt chân răng do mỏi	A1	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có răng bị gãy hoặc nứt ban đầu theo tiêu chuẩn ISO 10825-1
	Cọ xát	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có dấu hiệu hỏng hóc, như minh họa trong ISO 14635-1:2023, Hình 1 b
	Rỗ vi mô	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có rỗ vi mô theo tiêu chuẩn ISO 10825-1 c
	Nứt sườn răng	A2	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có nứt gãy theo ISO 10825-1 a
	Nứt vành răng	A2	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có vết nứt bề mặt
Ổ lăn	Mỏi do tiếp xúc lăn	A1	Kiểm tra bằng mắt và nhiệt độ ổ lăn		Y	T1	Nhiệt độ ổ lăn theo 6.6.7.3.2. Mẫu chạy theo ISO 15243:2017, A.1.3. Không có hiện tượng đổi màu do quá nhiệt theo ISO 15243.
			Bù trừ tải bánh răng	Y			Theo 6.2.7.3
	Nứt lồng hoặc vòng	A2	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có vết nứt bề mặt
	Sự mệt mỏi bắt đầu từ bên dưới bề mặt (WEC)	A2	Kiểm tra siêu âm và/hoặc phân tích luyện kim		Y	T2	Không có khởi tạo WEC d
	Rỗ vi mô	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có hiện tượng mỏi bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 15243 (rỗ vi mô)
	Bôi bẩn và trượt	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2 và T3	Không có vết nhòe hoặc vết trượt theo tiêu chuẩn ISO 15243
	Mài mòn	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có mài mòn theo tiêu chuẩn ISO 15243
	Vòng biến dạng từ biến	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2 và T4	Theo 6.2.5.2 nếu các thay đổi về kích thước nằm trong thông số kỹ thuật và không thực hiện quá trình tôi cứng lại
	Thiệt hại do dòng điện	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T4	Không có then hoa theo tiêu chuẩn ISO 15243
Ổ trượt	Phân phối tải	F	Kiểm tra bằng mắt		Y	T1	Không có sự gián đoạn của mô hình chạy theo hướng trục
	Quá nhiệt	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T1 và T3	Không bị đổi màu do nhiệt độ quá cao và không có cặn chất bôi trơn bị phân hủy do nhiệt theo tiêu chuẩn ISO 7146-1
	Quá tải nhiệt	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T1	Không có sự dịch chuyển kim loại có thể nhìn thấy theo ISO 7146-1
	Quá tải cơ học	A1	Kiểm tra bằng mắt		Y	T1	Không có biến dạng bề mặt nhìn thấy được theo ISO 7146-1
	Mòn	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không bị mài mòn quá mức theo tiêu chuẩn ISO 7146-1
Then hoa	Mòn lũy tiến	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không bong tróc hoặc rỗ, không có thay đổi về mặt răng trên toàn bộ sườn tải và không có bậc hoặc rãnh ở đầu hoặc cuối mẫu tiếp xúc
Ghép nối trục- hub	Mòn vi mô do chuyển động nhỏ	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không thấy tổn thất vật liệu bề mặt
Trục	Nứt	A1	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có vết nứt bề mặt
Kết cấu và mối ghép	Nứt	A1	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có vết nứt bề mặt
	Nới lỏng bu lông truyền lực chính và mômen xoắn	C	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2	Không có chuyển động tương đối của bu lông và đai ốc
	Mòn vi mô do chuyển động nhỏ	B	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2 hoặc T4	Không thấy tổn thất vật liệu bề mặt
Chất bôi trơn và hệ thống bôi trơn	Khả năng tương thích của chất bôi trơn	P	Kiểm tra bằng mắt		Y	T2 và T4	Không có thay đổi rõ ràng nào ở các thành phần bị ướt
	Lưu thông và cung cấp chất bôi trơn cho các bộ phận bên trong	P	Lưu lượng chất bôi trơn, áp suất và nhiệt độ trạng thái ổn định	Y	Y	T1 và T3	Lưu lượng, áp suất và nhiệt độ nằm trong thông số kỹ thuật thiết kế theo 6.6
			Kiểm tra bằng mắt		Y	T1 và T3	Chất bôi trơn tiếp cận tất cả các thành phần quay
	Lọc chất bôi trơn	P	Số lượng hạt chất bôi trơn			T1 hoặc T4	Lớp vệ sinh trong thông số kỹ thuật thiết kế theo 6.6.9
Hộp số	Phát xạ tiếng ồn do kết cấu	P	Đo hình dạng độ rung và độ lệch vận hành	Y		T1 và T4	Không có tiêu chí chấp nhận được xác định e
	Phát thải tiếng ồn trong không khí	P	Đo âm thanh	Y		T1 và T4	Không có tiêu chí chấp nhận được xác định e
	Rò rỉ chất bôi trơn	F	Kiểm tra bằng mắt			T3 và T1, T2 hoặc T4	Không rò rỉ
	Độ cứng xoắn	F	Mômen xoắn và độ lệch góc			T1, T2 hoặc T4	Độ cứng được đo trong phạm vi dự đoán mô hình động ±10%
	Tần số riêng xoắn	F	Đo	Y a		T1 và T4	Tần số riêng thứ 1 và thứ 2 được đo nằm trong phạm vi dự đoán mô hình động ±10% f
a Mô phỏng có thể được sử dụng để kiểm tra xác nhận các biến thể hộp số nếu mô hình mô phỏng được chứng minh là tái tạo kết quả đo trong phạm vi ±5% ở ba mức tải giữa 50% và 120% mômen xoắn tham chiếu trên hộp số đầu tiên của loại theo 4.2. b Việc lựa chọn sử dụng thử nghiệm T1 hoặc T4 nên được hướng dẫn bởi việc đánh giá ảnh hưởng của tải không mômen xoắn lên phân phối tải. c Các sửa đổi răng cho bánh răng không được thiết kế cho tình trạng quá tải cực độ. Các đường tiếp xúc ở đầu hoặc cuối của sườn răng hoạt động có thể được chấp nhận nếu chứng minh được rằng các đường tiếp xúc này không được mong đợi trong điều kiện vận hành bình thường. d Vì chế độ lỗi bắt đầu bên dưới bề mặt nên việc kiểm tra bằng mắt sẽ không phát hiện ra sự khởi đầu của vết nứt cho đến khi vết nứt lan ra bề mặt. Phân tích sau thử nghiệm nâng cao hoặc thời gian thử nghiệm kéo dài có thể làm tăng độ tin cậy vào kết quả kiểm tra bằng mắt. e Tiêu chí chấp nhận thường được xác định trong thông số kỹ thuật hiệu suất hộp số. Không có đủ bằng chứng trong phạm vi công cộng để quy định các yêu cầu tuyệt đối đối với độ lệch cho phép giữa biên độ mô phỏng và đo được. Độ lệch chấp nhận được nên được xác định dựa trên kinh nghiệm từ các thiết kế tương tự trước đó. f Độ lệch lên tới ±15% có thể được chấp nhận đối với các chế độ bị ảnh hưởng đáng kể bởi các hiệu ứng phi tuyến tính (ví dụ: độ cứng của ổ lăn hoặc ăn khớp bánh răng), chế độ cục bộ hoặc chế độ chồng lấn.

8 Sản xuất và đảm bảo chất lượng

8.1  Quy định chung

Các quy trình sản xuất có năng lực và ổn định là điều cần thiết đối với Hộp số luôn đáp ứng các mục tiêu về độ tin cậy của ứng dụng. Một khung (ví dụ APQP4Wind) cần được sử dụng để đảm bảo chất lượng trong từng bước sản xuất có liên quan và ghi lại các đặc tính quan trọng của từng đơn vị sản xuất.

8.2  Kế hoạch chất lượng

8.2.1  Quy định chung

Các phương pháp và quy trình được sử dụng trong sản xuất các bộ phận Hộp số phải được ghi lại như một phần của kế hoạch chất lượng.

8.2.2  Kiểm tra độ cứng bề mặt bánh răng sau khi mài

Kiểm tra độ tôi bề mặt sau khi mài phải được kiểm soát theo TCVN 7578-5 (ISO 6336-5) đối với bánh răng thấm cacbon hoặc tôi cảm ứng. Kiểm soát độ tôi bề mặt sau khi mài phải được quy định bằng một kế hoạch lấy mẫu. Tỷ lệ lấy mẫu phải dựa trên hiệu quả của kiểm soát quy trình và tỷ lệ loại bỏ trên các bộ phận tương tự.

Bất kỳ kế hoạch lấy mẫu nào dưới 100% đều phải được hỗ trợ bởi một nghiên cứu năng lực quy trình chính thức, có tài liệu chứng minh rằng các quy trình và quy trình máy mài cụ thể được sử dụng có khả năng sản xuất ra các bộ phận không có tính chất mài không thể chấp nhận được.

Nếu sử dụng ISO 14104, các sườn dẫn động phải đạt mức B1 hoặc cao hơn và các sườn không dẫn động phải đạt mức B2 hoặc cao hơn. Các giới hạn chấp nhận cho các phương pháp kiểm tra khác phải được chứng minh để phát hiện mức B1 tương ứng với mức B2 theo ISO 14104.

8.2.3 Kiểm tra độ nhám bề mặt

Việc kiểm tra độ nhám của mặt răng được sản xuất phải tuân theo ISO 21920-2 và ISO 21920-3.

ISO 21920-2 xác định các thông số độ nhám bằng cách sử dụng máy đo độ nhám tiếp xúc. R_a, R_z và R_mr là các thông số phổ biến được sử dụng trong phân tích sườn răng tuabin gió. ISO 21920-3 xác định phương pháp luận được sử dụng để thực hiện phân tích độ nhám sườn răng được chế tạo.

8.3  Các quy trình quan trọng

Đối với một số quy trình sản xuất, kết quả thành công không thể được kiểm tra xác nhận bằng phép đo trực tiếp không phá hủy trên thành phần (ví dụ xử lý nhiệt). Ngoài ra, đảm bảo chất lượng của một số bước quy trình thủ công là không đảm bảo (ví dụ ổ trục có thể dễ bị hỏng trong quá trình lắp đặt).

Đối với các bước quy trình quan trọng như vậy, các quy trình đã được xác thực sẽ được sử dụng và phải được mô tả trong hướng dẫn công việc chuẩn. Các lỗi quy trình tiềm ẩn phải được đánh giá (ví dụ trong FMEA quy trình chính thức) và các hành động giảm thiểu phải được thực hiện.

8.4  Kiểm soát quy trình thống kê

Các đặc điểm quan trọng của bánh răng, trục, ổ trục, giá đỡ hành tinh và vỏ máy ảnh hưởng đến sự căn chỉnh ăn khớp bánh răng (xem 6.1.3.3) phải tuân theo quy trình kiểm soát thống kê (ví dụ theo sổ tay APQP4Wind). Kiểm tra 100 % các đặc điểm phải được áp dụng cho đến khi chứng minh được khả năng xử lý đáp ứng giới hạn đã thỏa thuận.

8.5  Thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy

8.5.1  Mục tiêu thử nghiệm

Mục đích chính của thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy (FAT) là:

• để đảm bảo rằng mỗi hộp số được sản xuất hàng loạt đáp ứng các tiêu chí hiệu suất đã thỏa thuận trong thông số kỹ thuật;

• theo dõi sự thay đổi giữa các hộp số sản xuất;

• để phát hiện ra những sai lệch giữa hiệu suất của từng đơn vị và kết quả thử nghiệm từ nguyên mẫu trong quá trình kiểm tra xác nhận thiết kế;

• và xử lý trước các tiếp điểm bánh răng và ổ lăn thông qua một chuỗi các giai đoạn tải tăng dần để bảo vệ chống lại hỏng hóc ban đầu (như trầy xước hoặc xước xát) khi chịu tải thử nghiệm đầy đủ hoặc trong quá trình đưa tuabin gió vào vận hành.

8.5.2  Kế hoạch kiểm tra chấp nhận

Đối với mỗi trường hợp thử nghiệm, kế hoạch thử nghiệm chấp nhận phải nêu rõ tối thiểu:

• các điều kiện vận hành như mômen xoắn, tốc độ và nhiệt độ;

• thời hạn tối thiểu hoặc các tiêu chí thoát khác;

• các phép đo cần thiết, quy trình đo và vị trí cảm biến;

• phương pháp xử lý và đánh giá dữ liệu;

• và tiêu chí chấp nhận.

Các thông số kỹ thuật và tiêu chí này phải được lấy từ kết quả của các thử nghiệm kiểm tra xác nhận thiết kế được mô tả trong Điều 7. Một số nguyên mẫu hoặc đơn vị tiền sản xuất phải được thử nghiệm theo các điều kiện khác nhau để xác định cách các đặc điểm được đo thay đổi theo mômen xoắn, tốc độ hoặc nhiệt độ để hiểu sự thay đổi tự nhiên giữa các đơn vị của chúng và để dự đoán cách các tín hiệu được đo phát triển từ các điều kiện thử nghiệm đến mômen xoắn và tốc độ tham chiếu.

Các phép đo và giới hạn chấp nhận khác nhau có thể áp dụng cho từng chuỗi thử nghiệm và từng sự kết hợp của mômen xoắn và tốc độ. Có thể cần thêm các thử nghiệm để kiểm soát độ chạy rà của ổ trượt.

8.5.3  Trình tự thử nghiệm tại nhà máy

8.5.3.1  Xả nước

Mục đích của việc xả nước khi bắt đầu thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy là để loại bỏ mọi chất bẩn trước khi nạp Hộp số. Hộp số sẽ được xả nước ở các tốc độ khác nhau trước khi trải qua các thử nghiệm tải. Mỗi bước tải/tốc độ của trình tự xả nước sẽ được chạy cho đến khi độ sạch đáp ứng các yêu cầu trong 6.6.9 trước khi chuyển sang bước tiếp theo.

8.5.3.2  Kiểm tra tải

Thử tải phải bao gồm hai tổ hợp khác nhau của mômen xoắn và tốc độ đại diện cho hoạt động của tuabin gió ở tốc độ và công suất tham chiếu. Hoạt động ở mỗi tổ hợp mômen xoắn/tốc độ phải tiếp tục cho đến khi có thể kiểm tra được mẫu ổ lăn răng và đạt được trạng thái ổn định của nhiệt độ ổ lăn (±1 K trong 15 min) và độ sạch của dầu (không thay đổi đến mức ISO 4406 trong 15 min).

Mức nhiệt độ trong mỗi giai đoạn tải phải đạt đến mức mà chất phụ gia bôi trơn được kích hoạt. Dữ liệu từ các Hộp số tương tự có thể được sử dụng để xác định tải thử nghiệm phân biệt tốt nhất sự thay đổi giữa các đơn vị và cách các tín hiệu đo thay đổi theo mômen xoắn và tốc độ.

CHÚ THÍCH: Các công nghệ sản xuất hiện đại đạt được các giá trị độ nhám của mặt răng mà tại đó mẫu tiếp xúc trực quan không được thiết lập trong quá trình thử tải.

Các thử nghiệm ở tải trọng thấp hoặc một phần có thể cung cấp thông tin chính xác hơn và có thể lặp lại được về sự thay đổi giữa các đơn vị giữa các Hộp số riêng lẻ đối với các thông số như độ rung, nhiệt độ, tiếng ồn hoặc độ sạch của dầu so với các thử nghiệm ở tải trọng cao trong đó các ảnh hưởng liên quan đến tải trọng làm lu mờ tác động của độ lệch sản xuất.

Để dự đoán đáp ứng tại chỗ của Hộp số, cần thiết lập một mô hình để ngoại suy các đặc điểm quan trọng (ví dụ độ rung hoặc nhiệt độ) từ các điều kiện thử nghiệm sang các điều kiện vận hành dự kiến.

8.5.4  Phép đo chấp nhận

8.5.4.1  Mẫu tiếp xúc

Nếu không có SPC theo 8.4, sự phát triển của tiếp xúc bánh răng ở các mức tải khác nhau sẽ được kiểm tra bằng mắt trong FAT và so sánh với tiếp xúc mô phỏng trên mỗi đơn vị. Tiếp xúc quan sát được phải tương ứng với tiếp xúc mô phỏng về kích thước và vị trí.

8.5.4.2  Phát xạ âm thanh

Các thử nghiệm chấp nhận để kiểm tra xác nhận phát xạ âm thanh từ Hộp số phải được thực hiện trên mỗi đơn vị, ở ít nhất một giai đoạn tải. ISO 8579-1 phải được sử dụng để phát triển các yêu cầu và phương pháp chấp nhận.

8.5.4.3  Rung động

Các thử nghiệm chấp nhận để kiểm tra xác nhận độ rung của Hộp số phải được thực hiện trên mỗi đơn vị, ở ít nhất một giai đoạn tải. ISO 20816-9 phải được sử dụng để phát triển các yêu cầu và phương pháp chấp nhận.

8.5.4.4  Độ sạch của chất bôi trơn

Độ sạch của chất bôi trơn và các mảnh vụn chất bôi trơn phải được theo dõi liên tục trong quá trình thử nghiệm của từng đơn vị. Độ sạch của chất bôi trơn phải được chứng minh là đáp ứng các yêu cầu trong 6.6.9 trước khi tải Hộp số và ở mọi giai đoạn tải.

Các bộ lọc trong phạm vi cung cấp Hộp số phải được thay thế trước khi giao hàng, nếu chúng được sử dụng cùng với quá trình xả rửa, chạy rà hoặc thử nghiệm nghiệm thu Hộp số.

8.5.4.5  Nhiệt độ

Thử nghiệm chấp nhận ít nhất phải bao gồm các phép đo nhiệt độ trên các ổ lăn đó và các điểm đo khác trên Hộp số sẽ được theo dõi trong tuabin gió. Việc theo dõi nhiệt độ ổ lăn trong quá trình chấp nhận cũng có thể được sử dụng để kiểm tra cài đặt khe hở của ổ lăn con lăn côn ghép.

8.6  Các thành phần không phù hợp

8.6.1  Quy định chung

Kế hoạch chất lượng phải được duy trì để bao gồm các phương pháp có thể được sử dụng để chấp nhận, hiệu chỉnh, làm lại hoặc cứu vãn các thành phần lệch khỏi thông số kỹ thuật. Tài liệu phải ghi lại các điều kiện mà các bộ phận này được coi là phù hợp để sử dụng và các bộ phận phải có thể truy xuất đến các đơn vị mà chúng được lắp ráp.

8.6.2  Rãnh mài

Nếu xuất hiện các rãnh mài, tác động của chúng đến độ bền uốn của răng sẽ được đánh giá đối với rãnh mài có sự kết hợp nghiêm trọng nhất về vị trí, hình dạng, độ sâu và bán kính. Phương pháp đánh giá được ưu tiên là FEA hoặc tương đương. Ngoài ra, có thể đánh giá rãnh xấu nhất bằng cách sử dụng hệ số Y_Sg theo ISO 6336-3:2019, 7.3. Nếu rãnh làm giảm hệ số an toàn về độ bền uốn xuống dưới các giới hạn được quy định trong 6.1.2, bánh răng sẽ bị từ chối. Nếu rãnh không làm giảm hệ số an toàn về độ bền uốn xuống dưới các giới hạn được quy định trong 6.1.2, bánh răng có thể được sử dụng.

9 Thiết kế phục vụ và vận hành

9.1  Quy định chung

Điều này xác định các yêu cầu về thiết kế hộp số và các yêu cầu về tài liệu kèm theo liên quan đến dịch vụ và vận hành hộp số.

9.2  Yêu cầu thiết kế dịch vụ và vận hành

Thiết kế Hộp số phải kết hợp các điều khoản cho phép:

• lưu giữ, xử lý, nâng, lắp đặt và trao đổi (thay thế);

• thay thế trục, phớt, bánh răng và ổ lăn có thể bảo dưỡng tại hiện trường;

• thay thế các thành phần của hệ thống bôi trơn;

• kiểm tra và lấy mẫu chất bôi trơn như mô tả trong 6.6.10.4, 6.6.11 và 6.6.12;

• thêm chất bôi trơn hoặc thay thế toàn bộ chất bôi trơn như mô tả trong 6.6.10.2.

• điểm gắn cho các thiết bị nâng cho tất cả các bộ phận Hộp số. Lỗ bu lông mắt và khớp xoay dây treo nên được sử dụng ở bất kỳ nơi nào độ dày của thành hoặc vành cho phép. Nếu không, có thể sử dụng nam châm hoặc kẹp. Từ tính còn lại của các bộ phận Hộp số có nguy cơ tích tụ mảnh vụn và hỏng hóc bên trong hộp số.

Hộp số phải được bảo vệ chống ăn mòn do độ ẩm trong các điều kiện khí hậu (ví dụ nhiệt độ, độ ẩm và khả năng ăn mòn) được quy định trong 5.1. Các bộ phận tiếp xúc với chất bôi trơn có thể được bảo vệ bằng khả năng chống ăn mòn của chất bôi trơn.

Hộp số cũng phải được thiết kế để có thể kiểm tra bằng đầu dò video đối với tất cả các trục, bánh răng và ổ trục.

IEC TR 61400-4-2 có thêm thông tin về dịch vụ của chất bôi trơn và hệ thống bôi trơn.

9.3  Yêu cầu về tài liệu dịch vụ và vận hành

Tài liệu dịch vụ và vận hành phải bao gồm:

• bản vẽ thể hiện kích thước tổng thể và trọng tâm của hộp số;

• bản vẽ thể hiện mặt cắt ngang của hộp số và nhận dạng các bộ phận;

• bản vẽ hệ thống bôi trơn bao gồm các điểm kết nối cho hệ thống tuần hoàn chất bôi trơn áp suất và hệ thống lọc ngoại tuyến, khả năng làm mát, nhiệt độ và áp suất chất bôi trơn;

• cấp độ nhớt thích hợp của chất bôi trơn;

• danh sách các bộ phận có thể thay thế hoặc sửa chữa của hộp số, bao gồm các thành phần của hệ thống bôi trơn và chất bôi trơn;

• tuổi thọ thiết kế dự kiến của các thành phần có tuổi thọ thiết kế ngắn hơn tuổi thọ được quy định cho toàn bộ hộp số;

• tần số ăn khớp bánh răng và ổ lăn;

• giới hạn nhiệt độ hoạt động của ổ trục.

Tài liệu (sổ tay hướng dẫn) về việc lưu giữ, vận chuyển, lắp đặt, bảo dưỡng, vận hành và thay thế hộp số phải được cung cấp. Tài liệu này phải bao gồm lịch trình bảo dưỡng và hướng dẫn về:

• lưu trữ và vận chuyển hộp số để tránh hao mòn và hỏng hóc, bao gồm nhưng không giới hạn ở các mối nguy hiểm từ môi trường như sự xâm nhập của hơi ẩm, mảnh vụn hoặc muối và lắp đặt đồ đạc vận chuyển cũng như đóng gói/tháo hộp;

• lắp đặt và trao đổi (thay thế) hộp số, bao gồm cả dụng cụ và bất kỳ loại nào điều chỉnh các bộ phận;

• các quy trình riêng hoặc cụ thể tại địa điểm để vận hành an toàn, đáng tin cậy khi cần thiết, chẳng hạn như chạy trong hộp số, khởi động nguội và bảo quản trong thời gian dừng kéo dài;

• các điều kiện lắp đặt lưỡi đơn, chẳng hạn như tốc độ, bôi trơn và hướng quay;

• giới hạn dịch vụ và bảo dưỡng hộp số, bao gồm:

- kiểm tra trục, bánh răng và ổ trục;

- thay thế bất kỳ trục, bánh răng và ổ trục nào có thể bảo dưỡng tại hiện trường;

- kiểm tra và thay thế các bộ phận của hệ thống bôi trơn;

- lấy mẫu chất bôi trơn;

- thêm chất bôi trơn hoặc thay thế toàn bộ chất bôi trơn.

9.4  An toàn

Các mối nguy hiểm, ví dụ do các bộ phận quay hoặc bề mặt nóng, phải được giảm thiểu theo IEC TS 61400-30.

 

Phụ lục A

(tham khảo)

Ví dụ về giao diện truyền động và thông số kỹ thuật tải trọng

A.1  Quy định chung

Phụ lục này cung cấp các ví dụ về giao diện cho Hộp số trong các kiến trúc tuabin gió thông thường và cách định nghĩa giao diện được mô tả trong 5.2 có thể được trình bày chi tiết cho các kiến trúc này.

Ngoài ra, các ví dụ được cung cấp để quy định tải trong 5.3 trên các giao diện này. Các thông số kỹ thuật, tải và mô tả cũng như tài liệu của chúng có thể thay đổi theo kiến trúc hệ thống truyền động.

Cuối cùng, một cơ sở hợp lý được đưa ra để sử dụng công suất tham chiếu, tốc độ và mômen xoắn thay cho chúng giá trị danh nghĩa hoặc giá trị định mức.

A.2  Kiến trúc hệ thống truyền động tuabin gió phổ biến

A.2.1  Hệ thống truyền động không tích hợp với hệ thống treo 4 điểm

Cấu hình được thể hiện trên hình A.1 là hệ thống truyền động điển hình bao gồm hai ổ trục chính, một ổ trục bên rô-to (RS) và một ổ trục bên máy phát điện (GS), trên một trục chính riêng biệt (thường không có trong cụm hộp số). Các ổ trục chính có thể được bố trí thành hai ổ trục riêng biệt hoặc trong một vỏ chung. Hộp số được gắn vào trục chính thông qua một khớp nối cứng, ví dụ như đĩa co hoặc mặt bích. Sau đó, vỏ hộp số có một giá đỡ phù hợp bằng tấm đế vỏ tuabin.

Trong cách sắp xếp này, các mômen uốn của rôto không được truyền qua hộp số nhưng một số chuyển động và độ lệch có thể được truyền qua. Theo đó, cấu hình này có thể gây ra sự hỗ trợ tĩnh không xác định của hệ thống truyền động, do đó lực phản ứng có thể khó tính toán trong một số tình huống. Độ lệch và dung sai có thể khiến một số tải phản ứng được truyền qua hộp số.

Đầu ra hộp số HSS thường được kết nối với máy phát điện gắn chân thông qua trục khớp nối linh hoạt. Giao diện HSS cũng có thể có phanh trục, cơ cấu định vị rôto hoặc cơ cấu khóa trục.

Nhà thiết kế tuabin gió quy định tải Hộp số và các chi tiết tại giao diện giữa chính trục và LS-PC hoặc LSS trong hệ tọa độ theo A.2.5.

Hình A.1 - Hệ thống truyền động không tích hợp với hệ thống treo 4 điểm

A.2.2  Hệ thống truyền động không tích hợp với hệ thống treo 3 điểm

Một kiến trúc tuabin gió phổ biến khác là hệ thống treo 3 điểm được thể hiện trên hình A.2. Trong cấu hình này, một ổ trục chính riêng biệt được gắn vào khung vỏ tuabin (thường là ổ trục kép phần tử ghép kín) hỗ trợ trục chính mà Hộp số được gắn cứng vào (ví dụ bằng đĩa co), và ổ trục chính này cung cấp phản ứng với lực đẩy rôto và một phần mômen uốn của rôto. Một hoặc nhiều ổ trục trên trục đầu vào của Hộp số hỗ trợ phần còn lại của phản ứng rôto.

Các mômen và lực của rôto phản ứng qua hộp số, cũng như mômen xoắn, được truyền qua cấu trúc Hộp số và hệ thống lắp. Giao diện máy phát điện với hộp số HSS tương tự như cấu hình hệ thống treo 4 điểm được mô tả trong A.2.1.

Tương tự như trong cách sắp xếp với hai ổ trục chính được mô tả trong A.2.1, nhà thiết kế tuabin gió quy định tải hộp số và các chi tiết tại giao diện giữa trục chính và LS-PC hoặc LSS, giá đỡ vỏ tuabin và HSS tùy thuộc vào các thành phần và sự tuân thủ lắp đặt cụ thể cho cách sắp xếp này.

Hình A.2 - Hệ thống truyền động không tích hợp với hệ thống treo 3 điểm

A.2.3  Hệ thống truyền động tích hợp

A.2.3.1  Quy định chung

Một kiến trúc tuabin gió khác sử dụng hệ thống truyền động tích hợp. Có một số cách khác nhau để tích hợp ổ lăn rotor, trục chính hoặc máy phát điện vào một cấu trúc chung với hộp số. Các giao diện khác nhau so với các sắp xếp không tích hợp.

Trong hệ thống truyền động tích hợp có cấu trúc chung, các mômen và lực của rôto và/hoặc tải cơ học, nhiệt và điện từ máy phát điện có thể được cung cấp tại các giao diện hộp số. Có thể phân biệt các tùy chọn tích hợp RS và GS.

A.2.3.2  Tích hợp phía rôto

A.2.3.2.1  Kết nối trục chính cứng

Vỏ hộp số được cố định chắc chắn vào vỏ cụm trục chính và ổ trục. Trục chính đỡ và thẳng hàng LS-PC hoặc LSS. Trong trường hợp này, LSS không được ổ trục đỡ. Các lực và mômen uốn của rôto được truyền qua ổ trục chính đến khung bệ mà không đi qua cấu trúc hộp số như thể hiện trên Hình A.3.

Hình A.3 - Tích hợp phía rôto với kết nối trục chính cứng

A.2.3.2.2  Kết nối trục chính linh hoạt

Vỏ hộp số được cố định chắc chắn vào vỏ cụm trục chính và ổ trục. Trục chính và LS-PC hoặc LSS được đấu nối qua một ghép nối linh hoạt. LSS được đỡ bởi ổ trục. Các lực và mômen uốn của rôto được truyền qua ổ trục chính đến khung bệ mà không đi qua cấu trúc hộp số như thể hiện trên Hình A.4.

Hình A.4 - Tích hợp phía rotor với kết nối trục chính linh hoạt

A.2.3.3.  Tích hợp phía máy phát điện

Thông thường, stato máy phát điện được cố định vào cấu trúc vỏ hộp số. Bố trí ổ trục để hỗ trợ rôto có thể nằm trong hộp số, máy phát điện hoặc cả hai như thể hiện trên hình A.5 đến Hình A.7. Nếu cả hai, trục đầu ra hộp số và trục máy phát điện có một ổ trục và các trục có thể được kết nối cứng. Nếu mỗi trục có hai ổ trục, hệ thống bị hạn chế có thể tránh được bằng cách cung cấp kết nối linh hoạt giữa các trục.

Hình A.5 - Tích hợp phía máy phát điện với giá đỡ rôto trong máy phát điện

 

a) Kết nối cứng và một ổ trục ở mỗi bên	b) Kết nối linh hoạt và hai ổ trục ở mỗi bên

Hình A.6 - Tích hợp phía máy phát điện với giá đỡ rôto trong hộp số và máy phát điện

 

Hình A.7 - Tích hợp phía máy phát điện với giá đỡ rôto trong hộp số

A.2.4  Giao diện

Các giao diện chung của hộp số là các kết nối vật lý với các thành phần của tuabin gió bao gồm trục chính và ổ lăn, cấu trúc hỗ trợ vỏ tuabin, máy phát điện và cơ cấu điều khiển rôto hoặc tuabin. Các lực, mômen và chuyển động được truyền qua các ranh giới được xác định này. Trước khi cung cấp tải, các giao diện được xác định rõ ràng cho cấu hình hệ thống truyền động cụ thể. Sau đó, thông tin cho các giao diện có liên quan có thể được mô tả cụ thể hơn cho giao diện.

Ngoài ra, một số hệ thống trong hộp số còn hoạt động trên các loại giao diện khác, bao gồm:

• các thành phần của hệ thống bôi trơn bên ngoài như bình chứa, máy bơm, bộ làm mát và bộ lọc;

• hệ thống giám sát bao gồm các cảm biến về nhiệt độ, tình trạng chất bôi trơn, độ rung, v.v.;

• kiểm soát các hành động như sưởi ấm.

Vị trí vật lý của mỗi giao diện trong cấu trúc truyền động được xác định trong thông số kỹ thuật thiết kế. Ví dụ bao gồm:

• Hộp số LS-PC hoặc LSS;

• Hộp số HSS;

• lắp hộp số;

• bề mặt lắp phanh;

• các bộ truyền động khác gắn vào Hộp số;

• cổng cho hệ thống bôi trơn và làm mát;

• cảm biến.

Là một phần của định nghĩa giao diện, thông tin được cung cấp để mô tả chính xác hình dạng của giao diện, ví dụ:

• thiết kế kích thước cho hộp số;

• vị trí của các thành phần truyền động;

• hình học và kích thước của các thành phần phù hợp như khớp nối, chi tiết lắp đặt, trục, giao diện bu lông và hệ thống bôi trơn.

A.2.5  Hệ tọa độ

Cần mô tả một hệ thống tham chiếu cụ thể cho tất cả các tải trọng bao gồm nguồn gốc của tất cả các tham chiếu tải trọng, tọa độ chính (x, y, z) và bất kỳ tham chiếu góc nhỏ nào như độ nghiêng trục chính giúp làm rõ hướng. Điều này có thể khác nhau đối với các hệ tọa độ quay và không quay.

A.2.6  Mô tả giao diện

A.2.6.1  Quy định chung

Một bản vẽ có chú thích phải được trình bày với các tải trọng và thông số kỹ thuật để mô tả các giao diện truyền động và các thành phần hoặc bộ phận được tham chiếu. Tất cả các điểm tham chiếu cho tải trọng và phản ứng được áp dụng phải được trình bày chi tiết bao gồm:

• rôto;

• trục rotor;

• trục rôto (chính);

• ổ lăn chính;

• giao diện vỏ Hộp số với cấu trúc vỏ tuabin;

• các bộ phận giảm chấn;

• đĩa phanh;

• khớp nối;

• máy phát điện.

Ngoài các bản vẽ quy định giao diện, kích thước vật lý giữa giao diện và các thành phần cấu trúc có liên quan phải được quy định dưới dạng bảng cho từng giao diện, bao gồm kích thước giữa các thành phần có liên quan và dung sai tương ứng.

A.2.6.2  Hệ thống truyền động không tích hợp với hai ổ lăn chính

Cấu hình hệ thống truyền động với hai ổ lăn chính riêng biệt được thể hiện trên hình A.1. Để phân tích hệ thống truyền động như vậy, thông tin về khối lượng, độ cứng và giảm chấn cho các thành phần hệ thống truyền động có liên quan phải được quy định tại các giao diện cụ thể theo ví dụ trong Bảng A.1.

Bảng A.1 - Thông tin phân tích tại các giao diện cho hệ thống truyền động không tích hợp

	Giao diện các thành phần truyền động
Phần tử truyền động	Rôto	Trục chính	Vỏ hộp số và vỏ tuabin	Phanh	Ghép nối	Máy phát
Khối	x	x		x	x	x
Quán tính	x	x		x	x	x
Độ cứng (x)			x			x
Độ cứng (y)			x			x
Độ cứng (z)			x			x
Giảm chấn			x		x
Độ cứng của khớp nối					x

A.2.6.3  Hệ thống truyền động không tích hợp với hệ thống treo 3 điểm

Cấu hình hệ thống truyền động không tích hợp với một ổ lăn chính riêng biệt được thể hiện trên hình A.2.

Bảng A.1 cung cấp ví dụ về thông số kỹ thuật giao diện bao gồm thông tin để phân tích hệ thống truyền động như vậy.

A.2.6.4  Hệ thống truyền động tích hợp

Hình A.3 và Hình A.4 cho thấy một hệ thống truyền động tích hợp. Bảng A.2 tóm tắt thông tin về khối lượng, độ cứng và giảm chấn cho các thành phần hệ thống truyền động có liên quan để phân tích các hệ thống truyền động tích hợp như vậy. Bảng này nên được bổ sung bằng một hình ảnh xác định vị trí của tất cả các thành phần hệ thống truyền động được tham chiếu. Cần cung cấp toàn bộ mảng tải và ma trận độ cứng hoàn chỉnh.

Bảng A.2 - Thông tin phân tích tại các giao diện cho hệ thống truyền động tích hợp

	Giao diện các thành phần truyền động
Phần tử truyền động	Rôto	Trục chính	Vỏ hộp số và vỏ tuabin	Phanh	Ghép nối	Máy phát
Khối	x	x		x	x	x
Quán tính	x	x		x	x	x
Độ cứng (x)			x			x
Độ cứng (y)			x			x
Độ cứng (z)			x			x
Giảm chấn					x
Độ cứng của khớp nối

A.2.7  Dữ liệu kỹ thuật tại giao diện

Dữ liệu kỹ thuật được quy định và tham chiếu tại mỗi giao diện sẽ có nhiều dạng tùy thuộc vào tình huống và cấu hình. Thông tin được quy định chung được liệt kê trong Bảng A.3. Một số thông tin này được sử dụng để phân tích động.

Bảng A.3 - Dữ liệu kỹ thuật và mô tả tải trọng thiết kế

Thông tin tải	Unit	Dữ liệu kỹ thuật	RFC	LRD	EXT a	Chuỗi thời gian
Mômen b	Nm	x	x		x	x
Mômen xoắn c	Nm		x	x	x	x
Lực	N	x	x		x	x
Độ lệch	mm		x			x
Quay x,y,z	deg		x			x
Tốc độ rotor	min-1		x			x
Mômen quán tính	kg·m2	x
Độ cứng xoắn	Nm/rad	x
Độ cứng trục	N/mm	x
Giảm chấn	% quan trọng	x
Khối	kg	x
a  Ma trận tải trọng cực đại như mô tả trong 5.3. b  Chỉ số mômen xoắn của rôto phụ thuộc vào mã mô phỏng được sử dụng.

Độ cứng động và các đặc tính giảm chấn của các cấu trúc và hệ thống phức tạp có thể phụ thuộc vào tần số. Khi độ cứng và quán tính được quy định (cho dù liên quan đến cấu trúc hay điều khiển), chúng phải được xác định bằng một dải tần số hợp lệ.

A.3  Mô tả tải trọng của tuabin gió

A.3.1  Tải định dạng mô tả

Bảng A.3 tóm tắt thông tin tải của tuabin gió để thiết kế Hộp số. Trong trường hợp có sự khác biệt giữa tải trong hệ tọa độ quay và không quay, cả hai đều được cung cấp. Độ lệch và độ quay được cung cấp trong hệ tọa độ không quay.

Cần cung cấp một bảng lập chỉ mục duy nhất (bao gồm tên tệp dữ liệu, v.v.) tóm tắt thống kê, ma trận tải và chuỗi thời gian đáp ứng các yêu cầu giao diện được quy định trong Bảng A.3. Điều này sẽ cung cấp một chỉ mục cho các tệp dữ liệu có liên quan được cung cấp cho tất cả các nhà cung cấp phụ truyền động.

A.3.2  Ma trận dòng mưa

Một cách trình bày phổ biến về lực và mômen để phân tích mỏi của các cẩu trúc là ma trận dòng mưa như thể hiện trong Bảng A.4. Ma trận dòng mưa cho thấy tải trọng trung bình Li và tải trọng phạm vi, R_j (tải trọng chênh lệch đỉnh đến đỉnh trong một chu kỳ nhất định) và số chu kỳ. Phương pháp đếm dòng mưa được sử dụng để lấy các tải trọng và chu kỳ này từ một chuỗi thời gian tải trọng (xem ví dụ Downing và Socie (1982), Matsuishi và Endo (1968), hoặc ASTM E1049-85).

Bảng A.4 - Ví dụ về ma trận dòng mưa

	Phạm vi tải
Tải trọng trung bình	R1	R2	R...	Rj
L1	n11	n12		n1j
L2	n21	n22		n2j
L...
Li	ni1	ni2		nij

Ma trận dòng mưa là một phương tiện hữu ích để tính toán độ bền mỏi của các thành phần cấu trúc của hộp số như giá đỡ mômen xoắn hoặc giá đỡ hành tinh, vì giá trị trung bình của mỗi phạm vi chu kỳ có ảnh hưởng lớn đến độ dốc của các đường cong SN được sử dụng cho các bộ phận cấu trúc tương ứng. Do đó, có thể sử dụng nó để có được phép tính chính xác về thiệt hại do mỏi trong suốt tuổi thọ của thành phần.

Ma trận dòng mưa được thể hiện trong Bảng A.4 có thể được chuyển đổi thành một vectơ chứa tổng các chu kỳ thu được cho mọi phạm vi. Hình A.8 cho thấy một ví dụ về ma trận dòng mưa không có giá trị trung bình được biểu diễn trong một sơ đồ cũng hiển thị sự đóng góp của các DLC khác nhau vào tải trọng thiết kế.

Hình A.8 - Ví dụ về chu kỳ dòng mưa theo trường hợp tải thiết kế

A.3.3  Phân bố tải trọng theo vòng quay

Do bản chất của hệ thống bánh răng và ổ trục, tải không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của tải được truyền động mà còn phụ thuộc vào tốc độ mà mọi trục bánh răng và ổ trục đang quay. Đối với ổ trục, tải tương đương được xác định bởi số chu kỳ ở một phạm vi tải cụ thể. Theo đó, LRD là một cách thuận tiện để mô tả dữ liệu tải cho thiết kế Hộp số.

Tải trọng được mô tả phải được xác định rõ ràng theo hệ tọa độ và phương pháp tham chiếu được chấp nhận (ví dụ chuẩn hóa theo mômen xoắn tham chiếu).

Mức tải được quy định của mỗi thùng thường biểu thị mức tải tuyệt đối cao nhất được biểu thị trong thùng đó. Chiều rộng thùng có thể không đồng đều. Một số thùng phải có tải trọng âm. Tải trọng thiết kể cũng phải bao gồm tải trọng từ chế độ chạy không tải và dừng.

Có khả năng là thời lượng tải sẽ không cộng dồn vào tuổi thọ thiết kế, ngay cả khi có chế độ chạy không tải. Thậm chí còn có khả năng là một số DLC và các sự kiện cực đoan ngẫu nhiên sẽ khiến tổng thời gian mô phỏng vượt quá tuổi thọ thiết kế. Cũng không nhất thiết là tuổi thọ mô phỏng phải bằng tuổi thọ thiết kế, tải tương đương có thể được ngoại suy với độ dốc SN tương ứng.

Hình A.9 cho thấy một ví dụ về phân bố vòng quay tải được xác định theo chu kỳ tại các ngăn mômen xoắn được chuẩn hóa (được chuẩn hóa theo mômen xoắn tham chiếu).

Hình A.9 - Ví dụ về phân bố tải trọng theo vòng quay

A.3.4  Mô tả tải trọng cực đại

Tải trọng cực đại phải được trình bày trong các ma trận cho thấy độ lớn của một thành phần tải trọng và mức đồng thời và pha ngụ ý của các thành phần tải trọng khác tại cùng thời điểm khi tải trọng cực đại đó xảy ra (xem TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phụ lục I). Một ví dụ với 10 trường hợp tải trọng xấu nhất cho một thành phần tải trọng (Mx trong ví dụ này) được đưa ra trong Bảng A.5.

Bảng A.5 - Ví dụ về ma trận tải cực đại

Hạng	Mx,max	M y	Mz	Fx	Fy	Fz	Tốc độ rotor	DLC	Thời gian	γf
	kN·m	kN·m	kN·m	kN	kN	kN	min-1	-	s	-
1
2
…
10

Khi các thành phần tải khác đạt đến giá trị cực đại tương ứng của chúng tại một thời điểm khác, các bảng tương tự nên được cung cấp cho từng thành phần tải. Có thể cung cấp chuỗi thời gian có chú thích, nếu phù hợp, để mô tả thêm các sự kiện tải cực đại và mối quan hệ pha ngụ ý giữa các thành phần tải.

A.4  Công suất và tốc độ tham chiếu của tuabin gió

A.4.1  Quy định chung

Khi mô tả định mức công suất tuabin gió, một số thuật ngữ hoặc cụm từ được sử dụng có thể gây xung đột hoặc gây hiểu lầm, chẳng hạn như công suất danh nghĩa hoặc định mức. Việc sử dụng định mức và danh nghĩa có các định nghĩa khác nhau trong ngành công nghiệp bánh răng, ngành công nghiệp điện và ngành công nghiệp tuabin gió. Các tiểu khoản sau đây mô tả những điều cần thiết của việc điều khiển công suất tuabin gió để cung cấp sự hiểu biết rõ ràng về việc sử dụng công suất, tốc độ và mômen xoắn "tham chiếu" như được sử dụng trong tiêu chuẩn này.

A.4.2  Lý thuyết điều khiển công suất tuabin gió

Công suất trong gió đi qua rôto tuabin gió tăng theo lập phương của tốc độ gió. Công suất được kiểm soát ở mức do nhà thiết kế tuabin gió lựa chọn để hạn chế tải trọng kết cấu và duy trì hoạt động trong giới hạn an toàn của công ty điện lực. Nhìn chung, việc điều khiển công suất của tuabin gió cỏ thể được mô tả bằng ba vùng riêng biệt như thể hiện trên hình A.10.

Hình A.10 - Vùng điều khiển công suất tuabin gió

Ở vùng I, các biện pháp kiểm soát nhằm mục đích tối đa hóa việc thu năng lượng trên tốc độ gió cắt vào nơi tuabin gió được kết nối với lưới điện. Ở vùng đó, cánh quạt được duy trì ở góc nghiêng không đổi và tốc độ rô-to được phép thay đổi theo tỷ lệ thuận với tốc độ gió để giữ cho cánh quạt ở hiệu suất khí động học tối ưu. Tỷ lệ tối ưu giữa tốc độ gió và tốc độ rô-to là hàm số của đường kính rô-to và hình dạng cánh quạt đã chọn.

Ở vùng III, các bộ điều khiển giữ công suất đầu ra của tuabin gần với giá trị cài đặt trước, thường được gọi là "công suất danh định" của tuabin gió. Điều này thường được thực hiện bằng cách kết hợp các bộ điều khiển bộ chuyển đổi điện và thay đổi góc nghiêng của cánh quạt. Tốc độ rô-to thường được giữ không đổi ở mức thường được gọi là tốc độ "danh định" hoặc "danh nghĩa".

Vùng II là vùng chuyển tiếp, trong đó các điều khiển chủ yếu được điều chỉnh để giới hạn tải trọng lên kết cấu, chẳng hạn như mômen xoắn của hệ thống truyền động hoặc mômen uốn của tháp. Để tránh mômen xoắn quá mức lên hệ thống truyền động, cấu hình cánh và các điều khiển thường được kết hợp sao cho tuabin gió đạt tốc độ định mức ở tốc độ gió thấp hơn tốc độ gió đạt công suất định mức. Ngoài ra, ở vùng II và phần đầu của vùng III, tốc độ thường được phép thay đổi (lên đến một giới hạn) để hấp thụ năng lượng gió giật theo quán tính. Có thể sử dụng thiết bị điện tử công suất để thay đổi mômen xoắn nhanh chóng theo tỷ lệ nhằm giới hạn công suất điện đầu ra. Điều này có thể hạn chế hiệu quả các dao động tải vì điều khiển mômen xoắn nhanh hơn nhiều (kHz) so với việc nghiêng cánh (giây).

Hình A.11 cho thấy các chế độ điều khiển khác nhau trên một tuabin gió tốc độ thay đổi hiện đại điển hình với khả năng điều khiển bước toàn nhịp và chuyển đổi công suất toàn diện.

a) Tốc độ và công suất gió	b) Tốc độ và công suất của rôto

Hình A.11 - Công suất lý tưởng và chiến lược điều khiển tốc độ

A.4.3  Tính thực tiễn của điều khiển công suất

Điều A.4.2 mô tả các nguyên tắc điều khiển cho một biến thể tuabin gió cụ thể với một bộ thông số điều khiển cụ thể. Hình A.11 mô tả các điểm đặt của bộ điều khiển công suất-tốc độ cho tốc độ gió ở trạng thái gần như ổn định. Trong hoạt động thực tế, tuabin gió sẽ liên tục trôi xung quanh các điểm đặt này do sự thay đổi trong trường gió, sự thay đổi tạm thời của các chế độ vận hành (chẳng hạn như tối ưu hóa âm thanh) hoặc cắt giảm tải. Điều này có thể thấy trong phép so sánh song song giữa đường cong mômen xoắn-tốc độ lý tưởng với phân phối tần suất xảy ra của biểu đồ phản hồi đo được thực tế được thể hiện trên hình A.12.

a) Chiến lược điều khiển lý tưởng	b) Đáp ứng điều khiển thực tế

Hình A.12 - Chiến lược điều khiển so với đáp ứng thực tế

Hầu hết các tuabin gió đều được cung cấp với nhiều đường kính rô-to, tốc độ rô-to và nhiều mức công suất đầu ra, mỗi loại phù hợp với một cấp gió cụ thể hoặc các yêu cầu chung của vị trí. Một loại hộp số thường sẽ phục vụ một số biến thể tuabin gió trong nền tảng này.

Ngoài ra, khả năng của thiết bị điện tử công suất hiện đại, bộ truyền động và kỹ thuật điều khiển tạo cơ hội để điều chỉnh mô hình hoạt động của từng tuabin gió nhằm tối đa hóa sản lượng năng lượng trong các điều kiện cụ thể của vị trí. Ví dụ:

• Công suất định mức có thể được điều chỉnh để phù hợp với các kết nối lưới điện có sẵn tại một vị trí hoặc để tối ưu hóa số lượng tuabin trên một liên kết lưới điện nhất định.

• Đường cong tốc độ trong vùng I có thể được điều chỉnh để tránh cộng hưởng cho một số biến thể tháp nhất định và có thể được điều chỉnh trong tất cả các vùng để giảm phát xạ âm thanh. Điều này cũng có thể yêu cầu thay đổi điểm đặt điều khiển công suất để duy trì trong giới hạn mômen xoắn của hệ thống truyền động.

• Công suất đầu ra ở vùng III có thể được điều chỉnh tăng lên ở những nơi có chế độ gió ôn hòa hơn so với khí hậu thiết kế hoặc giảm xuống ở những nơi có khí hậu khắc nghiệt hơn.

• Có thể tăng công suất đầu ra ở một số khu vực của vùng III để tối đa hóa sản lượng năng lượng và có thể cắt giảm ở những khu vực khác để giảm tải, ví dụ như khi gió mạnh.

Do đó, "công suất danh nghĩa" và "tốc độ danh nghĩa" cho một loại Hộp số trở thành lựa chọn tùy ý trong phạm vi các biến thể tuabin gió mà loại Hộp số đó phục vụ và trong các chiến lược điều khiển có thể được triển khai trên các biến thể tuabin gió này.

Công suất, tốc độ và mômen xoắn tham chiếu như được định nghĩa trong 3.1.17, 3.1.18 và 3.1.19 có thể khác nhau giữa Các biến thể tuabin gió. Do đó, cả ba giá trị tham chiếu đều phải được quy định. Các hệ số an toàn, tuổi thọ hoặc độ tin cậy của hộp số cho bất kỳ biến thể tuabin gió nào đều có thể được tính theo các giá trị tham chiếu này. Các hệ số tải tương đương (ví dụ KA cho tính toán bánh răng) của bất kỳ tuabin gió nào biến thể nên được tính toán theo giá trị tham chiếu cho loại Hộp số (không phải cho điểm đặt của từng biến thể tuabin gió).

 

Phụ lục B

(tham khảo)

Kiểm tra xác nhận và xác nhận mô hình hộp số động

B.1. Quy định chung

Phụ lục này mô tả các phương pháp kiểm tra xác nhận và xác nhận các mô hình mô phỏng, tập trung vào các mô hình được sử dụng để phân tích đáp ứng động của Hộp số.

B.2. Kiểm tra xác nhận mô hình động lực học truyền động

Độ lệch giữa biên độ tải trọng động mô phỏng và đo được phụ thuộc vào nhiều độ không đảm bảo, trong đó có liên quan nhất là:

• kích thích bánh răng (lực, đặc tính độ cứng hoặc lỗi truyền động, đặc biệt đối với lệnh);

• tính chất giảm chấn;

• ảnh hưởng của sản xuất (biến động từng bộ phận);

• vị trí của các dao động riêng liên quan đến nhau, ví dụ các dao động riêng trùng nhau hoặc chồng lấn nhau;

• độ cứng và tính chất giảm chấn của các thành phần kết nối (ví dụ khớp nối spline, bu lông khớp);

• các hiệu ứng phi tuyến tính như độ cứng của ổ lăn và/hoặc ăn khớp bánh răng.

Không có đủ bằng chứng trong phạm vi công cộng để chỉ rõ các yêu cầu liên quan đến độ lệch cho phép giữa biên độ mô phỏng và biên độ đo được. Các giới hạn này phải được xác định dựa trên kinh nghiệm từ các thiết kế tương tự trước đó. Một nghiên cứu về độ nhạy, trong đó phản ứng của hệ thống được đánh giá đối với một số biến thể nhất định của các tham số đầu vào, có thể làm nổi bật rủi ro liên quan đến những bất định này như một phần của phân tích hệ thống quan trọng (xem 4.5). Các nghiên cứu như vậy được khuyến nghị đối với những khái niệm mới lạ hoặc thiết kế mới mà không cần kinh nghiệm trước đó.

Các kiểm tra mô hình sau đây cần được thực hiện và so sánh với các thiết kế tương tự trước đó:

• Các tham số đầu vào có nằm trong phạm vi mong đợi không?

• Tỷ số truyền của hộp số có chính xác không?

• Các phản ứng giao diện (lực và mômen) có xảy ra theo đúng hướng không và chúng có giá trị hợp lý không?

• Các hình dạng chế độ tính toán có hợp lý không?

• Tần số có nằm trong phạm vi mong đợi không?

• Tính chất giảm chấn có nằm trong phạm vi mong đợi không?

B.3. Xác thực các mô hình động lực học truyền động

Ngoài việc xác nhận bắt buộc về độ cứng xoắn và tần số riêng xoắn thứ nhất và thứ hai được dự đoán bởi mô hình mô phỏng như mô tả trong Điều 7, chất lượng tổng thể của mô hình mô phỏng được sử dụng để tối ưu hóa hoặc kiểm tra xác nhận thiết kế phải được xác nhận bằng cách so sánh kết quả mô phỏng và đo cho hộp số trong một bố trí giàn thử nghiệm liên tiếp như thử nghiệm T1 được mô tả trong 7.4.2.2. Thiết lập thử nghiệm phải bao gồm bất kỳ thành phần nào của hệ thống truyền động tuabin gió có ảnh hưởng đáng kể đến dao động riêng và tải, chẳng hạn như đĩa phanh hoặc khớp nối HSS.

Các hoạt động xác thực phải bao gồm các chế độ truyền động trong phạm vi tần số ít nhất lên đến 350 Hz. Theo kinh nghiệm, độ rung trên 350 Hz không liên quan đến ứng suất mỏi.

Mô hình phải phù hợp để phân tích tần số lên đến phạm vi mà quá tải động có thể ảnh hưởng đáng kể đến tải trọng cực đại và tải trọng mỏi.

Đợt đo trong thử nghiệm liên tiếp ít nhất phải bao gồm:

• tín hiệu tốc độ tham chiếu;

• đo mômen xoắn và tốc độ độ phân giải cao trên trục đầu ra trong quá trình đo tốc độ và mômen xoắn dốc;

• đo mômen xoắn hoặc tốc độ độ phân giải cao trên trục đầu vào trong quá trình đo tốc độ và mômen xoắn dốc;

• phân tích mô hình hoạt động hoặc phân tích hình dạng độ lệch hoạt động.

Các thiết bị bổ sung có thể bao gồm:

• đo độ rung xoắn trên trục đầu ra (ví dụ như khớp nối trục), cung cấp độ phân giải tín hiệu trên nhiễu tốt hơn cho tần số cao hơn so với phép đo mômen xoắn;

• đo độ rung đa trục trên vỏ Hộp số và gần các giao diện với cấu trúc tuabin gió.

Chuyển động trục của trục cần được theo dõi để đảm bảo rằng rung động xoắn không kích thích trục theo hướng trục. Đặc biệt liên quan đến biên độ, phép đo nên được ưu tiên hơn kết quả mô phỏng khi đánh giá xem mục tiêu thiết kế có đạt được hay không.

Trong khi phân tích cộng hưởng xoắn không phát hiện ra các chế độ lắc trục, lắc lư hoặc lắc lư của các thành phần Hộp số, độ lệch lớn giữa mômen xoắn mô phỏng và đo được trong miền thời gian có thể chỉ ra rằng các chế độ như vậy có trong thiết kế thực tế. Trong trường hợp này, việc mở rộng mô hình phân tích sang nhiều bậc tự do hơn có thể đánh giá chính xác hơn các cộng hưởng. Nếu các chế độ được xác nhận, thiết kế nên được thay đổi để ngăn chặn các chế độ này.

Phân tích mô thức hoạt động đặc trưng hóa tần số cộng hưởng, giá trị giảm chấn và hình dạng chế độ của hệ thống bằng cách thực hiện các phép đo động tại các điểm quan tâm hoạt động được xác định trước. Điều này cung cấp thông tin chi tiết về phân phối mô thức trên toàn bộ băng tần quan tâm và cho phép đặc trưng hóa từng chế độ với tỷ lệ giảm chấn và hình dạng chế độ. Những điều này cùng nhau chồng lên phản ứng động tổng thể của hệ thống. Như vậy, có thể xác định các cộng hưởng cơ bản và phân biệt các trình điều khiển thiết kế chính liên quan đến từng cộng hưởng tiềm năng.

Phân tích hình dạng độ lệch hoạt động đặc trưng cho độ lệch động và phản ứng ở một tần số nhất định. Phản ứng này bao gồm các đóng góp từ nhiều cộng hưởng tiềm năng và tạo điều kiện trực quan hóa phản ứng động. Phương pháp này không thể tách biệt các thành phần đóng góp từ từng dạng dao động riêng lẻ.

Các hoạt động xác thực mô hình phải bao gồm:

• so sánh trực quan hình dạng chế độ mô phỏng và đo và độ lệch hoạt động hình dạng;

• so sánh trực quan các phổ đồ và lát cắt theo thứ tự được mô phỏng và đo.

Tiêu chuẩn đảm bảo mô thức cho phép so sánh hai hình dạng mô thức theo phương pháp toán học theo cách định lượng. Tuy nhiên, hiện tại không có đủ bằng chứng trong phạm vi công cộng để xác nhận rằng tiêu chí đảm bảo phương thức hoạt động chính xác để so sánh các hình dạng phương thức mô phỏng và đo.

Xác thực mô hình được hoàn tất khi mô hình được cải thiện và hiệu chuẩn sao cho có thể tái tạo các phép đo trong môi trường giàn thử nghiệm liên tiếp trong phạm vi độ chính xác đã quy định trong miền tần số và độ chính xác đã thỏa thuận của biên độ. Các mô phỏng cho hộp số trong tuabin gió nên được lặp lại với mô hình được cải thiện đó.

Các phương pháp phân tích được quy định trong tiêu chuẩn này thường không có khả năng (và không nhằm mục đích) xác định rủi ro của âm thanh có thể nghe được phát ra từ tuabin gió ở tần số ăn khớp bánh răng. Các mô hình có độ trung thực cao hơn nên được sử dụng để phân tích khả năng nghe được âm thanh của hộp số.

Thông thường nhất, các mô phỏng đa vật thể với các vật thể linh hoạt và sáu bậc tự do cho mỗi vật thể được sử dụng cho các nghiên cứu như vậy. Các phần quan trọng của phân tích về khả năng nghe âm thanh là sự truyền tiếng ồn do cấu trúc gây ra qua các cấu trúc tuabin gió, các đặc tính bức xạ của bề mặt tuabin và sự lan truyền âm thanh trong không khí. Các phân tích như vậy không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này.

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] IEC 60050-192:2024, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 192: Dependability

[2] IEC TS 61400-4-1, Wind energy generation systems - Part 4-1: Reliability assessment of drivetrain components in wind turbines 6

[3] IEC TR 61400-4-2, Wind energy generation systems - Part 4-2: Lubrication of drivetrain components in wind turbines 7

[4] IEC TR 61400-4-3, Wind energy generation systems - Part 4-3: Explanatory notes on IEC 61400-4 - Supportive information for wind turbine gearbox design8

[5] IEC 61400-24, Wind energy generation systems - Part 24: Lightning protection ISO 76, Rolling bearings - Static load ratings

[6] ISO 492, Rolling bearings - Radial bearings - Geometrical product specifications (GPS) and tolerance values

[7] ISO TR 1281-2, Rolling bearings - Explanatory notes on ISO 281 - Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach to fatigue stresses

[8] ISO 4378-3, Plain bearings - Terms, definitions, classification and symbols - Part 3: Lubrication ISO TR 10825-2, Gears - Wear and damage to gear teeth - Part 2: Supplementary information

[9] ISO 20816-9, Mechanical vibration - Measurement and evaluation of machine vibration - Part 9: Gear units

[10] ANSI/AGMA 925, Effect of lubrication on gear surface distress

[11] APQP4Wind Manual, Advanced product quality planning for the wind industry, available at https://apqp4wind.org [viewed 2024-09-20]

[12] AS ME V&V 10, Standard for verification and validation in computational solid mechanics ASTM E1049-85, Standard practices for cycle counting in fatigue analysis

[13] IECRE OD-501, IECRE Operational Document - Type and component certification scheme

[14] IECRE OD-501-2, IECRE Operational Document - Conformity assessment and certification of wind turbine gearboxes by RECB

[15] VDI 2737, Calculation of the load capacity of the tooth root in internal toothings with influence of the gear rim

[16] DOWNING S.D., SOCIE, D.F., Simple Rainflow Counting Algorithms, International Journal of Fatigue, Volume 4, No. 1, p. 31, 1982

[17] MATSUISHI, M., ENDO, T., Fatigue of Metals Subjected to Varying Stress, Proc. Japan Soc. of Mech. Engrs., n.68-2, p.37-40, 1968

Các tài liệu sau đây có thể liên quan đến thiết kế Hộp số tuabin gió. Danh sách này cũng bao gồm các phương pháp thử nghiệm thay thế.

[1] DIN 21773, Gears - Cylindrical involute gears and gear pairs - Inspection dimensions of tooth thickness

[2] DIN 45667, Classification methods for evaluation of random vibrations

[3] ISO 1122-1, Vocabulary of gear terms - Part 1: Definitions related to geometry

[4] ISO TR 1281-1, Rolling bearings - Explanatory notes on ISO 281 - Part 1: Basic dynamic load rating and basic rating life

[5] ISO 1328-1, Cylindrical gears - ISO system of flank tolerance classification - Part 1: Definitions and allowable values of deviations relevant to flanks of gear teeth

[6] ISO 1328-2, Cylindrical gears - ISO system of flank tolerance classification - Part 2: Definitions and allowable values of double flank radial composite deviations

[7] ISO 2394, General principles on reliability for structures

[8] ISO 5593, Rolling bearings - Vocabulary

[9] ISO 7902-1, Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 1: Calculation procedure

[10] ISO 7902-3, Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 3: Permissible operational parameters

[11] ISO 9000, Quality Management Systems - Fundamentals and vocabulary

[12] ISO 12107, Metallic materials - Fatigue testing - Statistical planning and analysis of data

[13] ISO 12130-1, Plain bearings - Hydrodynamic plain tilting pad thrust bearings under steadystate conditions - Part 1: Calculation of tilting pad thrust bearings

[14] ISO 12130-3, Plain bearings - Hydrodynamic plain tilting pad thrust bearings under steadystate conditions - Part 3: Guide values for the calculation of tilting pad thrust bearings

[15] ISO 12131-1, Plain bearings - Hydrodynamic plain thrust pad bearings under steady-state conditions - Part 1: Calculation of thrust pad bearings

[16] ISO 12131-3, Plain bearings - Hydrodynamic plain thrust pad bearings under steady-state conditions - Part 3: Guide values for the calculation of thrust pad bearings

[17] ISO 12167-1, Plain bearings - Hydrostatic plain journal bearings with drainage grooves under steady-state conditions - Part 1: Calculation of oil-lubricated plain journal bearings with drainage grooves

[18] ISO 12167-2, Plain bearings - Hydrostatic plain journal bearings with drainage grooves under steady-state conditions - Part 2: Characteristic values for the calculation of oil-lubricated plain journal bearings with drainage grooves

[19] ISO 12168-1, Plain bearings - Hydrostatic plain journal bearings without drainage grooves under steady-state conditions - Part 1: Calculation of oil-lubricated plain journal bearings without drainage grooves

[20] ISO 12168-2, Plain bearings - Hydrostatic plain journal bearings without drainage grooves under steady-state conditions - Part 2: Characteristic values for the calculation of oil-lubricated plain journal bearings without drainage grooves

[21] ISO TR 14179 (all parts), Gears - Thermal capacity

[22] ISO 21771, Gears - Cylindrical involute gears and gear pairs - Concepts and geometry

[23] GfT Worksheet 3, Worksheet 3: Rolling bearing lubrication, Gesellschaft für Tribologie, www.gft-ev.de, 2006

Các tài liệu tham khảo sau đây được cung cấp để biết thêm thông tin và các biện pháp thực hành tốt nhất trong việc tiến hành tính toán các thử nghiệm kiểm tra xác nhận khả năng chịu tải của bánh răng như được quy định trong Điều 7.

[24] BARTH, W., Verformungen und Zahnfußspannungen von ringförmigen Rädern in Planetenradgetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 87.5, RuhrUniversität Bochum, 1987

[25] BÖRNER, J., Modellreduktion für Antriebssysteme mit Zahnradgetrieben zur vereinfachten Berechnung der inneren dynamischen Zahnkräfte, Dissertation, TU Dresden, 1989

[26] FVA, Nr.224, Weiterentwicklung der Grundlagen zur Ermittlung der Lastaufteilung und Lastverteilung bei außenverzahnten Gerad- und Schrägstirnrädern durch Verformungs- und Spannungsmessungen, Kennwort Lastverteilungsmessung, 1995

[27] FVA-Report 580, Lebensdauerstatistik - Statistische Methoden zur Beurteilung von Bauteillebensdauer und Zuverlässigkeit und ihre beispielhafte Anwendung auf Zahnräder, FVAProject 304, 1999

[28] GAJEWSKl, G., Untersuchungen zum Einfluß der Breitenballigkeit auf die Tragfähigkeit von Stirnradgetrieben, Dissertation, TU Dresden, 1984

[29] GOLD, P.W., Statisches und dynamisches Verhalten mehrstufiger Zahnradgetriebe, Universität RWTH Aachen, Dissertation, 1979

[30] HOHREIN, A.; SENF, M., Untersuchungen zur Last- und Spannungsverteilung an schrägverzahnten Stirnrädern, Dissertation, TU Dresden, 1977

[31] JAHN, C., Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Zahnfußtragfähigkeit von Innenvenahnungen. TU Dresden, Dissertation, 1997

[32] KÜCÜKAY, F., Dynamik der Zahnradgetriebe; Springer-Veriag, Berlin, Heidelberg, New York, 1987; ISBN 3-540-17111-8

[33] LAMPARSKI, Ch, Einfache Berechnungsgleichungen für Lastüberhöhungen in Leichtbauplanetengetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 95.3, Ruhr-Universität Bochum, 1995

[34] LINKE, H., Stirnradverzahnung, Carl Hanser Verlag Munchen Wien, 1996

[35] NAENDORF, B., Näherungsgleichungen für Tragfähigkeitsnachweise von Industrieplanetengetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 92.2, Ruhr-Universität Bochum, 1992

[36] NIEMANN, G.; WINTER, H., Maschinenelemente Band 2 und 3. Springer-Verlag, Berlin, 1989/1986

[37] OEHME, J., Beitrag zur Lastverteilung schrägverzahnter Stirnräder auf der Grundlage experimenteller Zahnverformungsuntersuchungen; Dissertation, TU Dresden, 1975

[38] POLIFKE, G., Dynamisches Verhalten von mehrstufigen Planetenradgetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr.97.6, Ruhr-Universität Bochum, 1997

[39] RADEMACHER, J., Untersuchungen über den Einfluß wirksamer Flankenrichtungsfehler und kreisförmiger Breitenballigkeiten auf die Tragfähigkeit von Stirnradgetrieben; Dissertation, TU Aachen, 1967

[40] SCHÄFER, J., FVA-Forschungsvorhaben 377; Berechnung von Stirnrad-paarungen mit Mehrfacheingriffen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode, FVA-Forschungsreport, 2000

[41] SCHÄFER, W.F., In Beitrag zur Ermittlung des wirksamen Flankenrichtungsfehlers bei Stirnradgetrieben und der Lastverteilung bei Geradverzahnung; Dissertation, TU Darmstadt, 1971

[42] SCHUBERT, M., Innenvenzahnung - Abstützung; Einfluß der Radkranzabstützung und Radkranzdicke auf die Zahnfußspannung innenverzahnter Stirnräder, FVA-Vorhaben Nr. 45/III, FVA-Heft Nr. 379, 1993

[43] SIGG, H., Profile and Longitudinal Corrections on Involute Gears (AGMA Semi-Annual Meeting Chicago 1965). - AGMA 109.16, October 1965

[44] THEISSEN, J., Neue Lösungen bel der Entwicklung einer Planetengetriebe-Baureihe hoher Leistungsdichte für industrielle Anwendungen, VDI Bericht Nr. 1460, 1999

[45] THEISSEN, J., Stand der Zahnradauslegung und - fertigung von Industrie-Planetengetrieben, spezial Antriebstechnik - I/2001, VDI-Z/Konstruktion

[46] TOOTEN, K.-H., Zahnbreitenlastverteilung eines Planetengetriebes mit einseitig gelagertem Planetenträger, Antriebstechnisches Kolloquium ATK'84, VDI-Bericht Nr. 524, 1984

[47] UMEZAWA, K., The Meshing Test on Helical Gears unter Load Transmission (2nd Report, The Approximate Formula for Bending-Moment Distribution of Gear Tooth). Bulletin of the Japan Society of Mechanical Engineers (JSME) 16(92) (1973)

[48] VONDERSCHMIDT, R.W., Zahnkräfte in geradverzahnten Planetengetrieben. Lastüberhöhungen infolge ungleichmäßiger Lastvertellung auf die Planetenräder und innerer dynamischer Zusatzkräfte; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 82.5, Ruhr-Universität Bochum, 1982

[49] VRIESEN, J.W., Berechnung der Verzahnungskorrekturen von Planetenrad-getrieben unter Berücksichtlgung der Steg- und Hohlradverformungen; Schriftenreihe des Instituts fur Konstruktionstechnik, Heft Nr. 01.5, Ruhr-Universität Bochum, 2001

[50] WAGNER, H.Th., Versuche zur Lastaufteilung und zum Breitentragen in geradverzahnten Planetenradgetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 84.5, RuhrUniversität Bochum, 1984

[51] WECK, M., Moderne Leistungsgetriebe, Springer Verlag, 1992

[52] WELLAUER, E.J.; SEIREG, A., Bending Strength of Gear Teeth by Cantilever-Plate Theory Transactions of the ASME, August 1960, S. 213-220

[53] WINKELMANN, L., Lastverteilung an Planetenradgetrieben; Schriftenreihe des Instituts für Konstruktionstechnik, Heft Nr. 87.3, Ruhr-Universität Bochum, 1987

[54] WINTER, H; HÖSEL, Th., SCHMIDT, W.; SCHUBERT, M., Tragfähigkeit von Innenverzahnungen - Teil II: Untersuchungen zur Zahnfußtragfähigkeit, Antriebstechnik 31 (1992), Nr. 3

[55] WINTER, H.; PODLESNIK, B., Zahnfedersteifigkeit von Stirnradpaaren. Teil 1: Grundlagen und bisherige Untersuchungen; Teil 2: Einfluß von Verzahnungsdaten, Radkörperform, Linienlast und Wellen-Naben-Verbindungen. Teil 3: Einfluß der Radkörperform auf die Verteilung der Einzelfedersteifigkeit und der Zahnkraft längs der Zahnbreite. Antriebstechnik 22 (1983), Nr. 3, 22 (1983), Nr. 5, 23 (1984), Nr. 11

[56] WOLF, A., Die Grundgesetze der Umlaufgetriebe, Vieweg-Verlag, Braun-schweig, 1968

[57] ZIEGLER, H., Verzahnungssteifigkeit und Lastverteilung schrägverzahnter Stirnräder, Dissertation, Fakultät für Maschinenwesen, RWTH Aachen, 1971

 

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ, định nghĩa, thuật ngữ viết tắt, đơn vị và quy ước

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

3.2  Chữ viết tắt và đơn vị

3.3  Quy ước

4  Quy trình thiết kế

4.1  Quy định chung

4.2  Kiểu hộp số

4.3  Tuổi thọ thiết kế, tuổi thọ sử dụng và độ tin cậy

4.4  Loại thành phần và hệ quả của lỗi

4.5  Quy trình thiết kế

5  Giao diện hộp số và tải

5.1  Quy định chung

5.2  Giao diện

5.3  Tải trọng

5.4  Động lực truyền động

6  Yêu cầu về thiết kế và đánh giá

6.1  Bánh răng

6.2  Ổ lăn

6.3  Ổ trượt

6.4  Trục, then, mối ghép vỏ, then hoa và chi tiết bắt chặt

6.5  Các yếu tố cấu trúc

6.6  Bôi trơn

7  Kiểm tra xác nhận thiết kế và xác nhận thiết kế

7.1  Quy định chung

7.2  Kế hoạch thẩm định và xác nhận thiết kế

7.3  Phân loại chế độ lỗi

7.4  Phương pháp kiểm tra xác nhận

7.5  Ma trận kiểm tra xác nhận và xác nhận

8  Sản xuất và đảm bảo chất lượng

8.1  Quy định chung

8.2  Kế hoạch chất lượng

8.3  Các quy trình quan trọng

8.4  Kiểm soát quy trình thống kê

8.5  Kiểm tra chấp nhận tại nhà máy

8.6  Các thành phần không phù hợp

9  Thiết kế phục vụ và vận hành

9.1  Quy định chung

9.2  Yêu cầu thiết kế dịch vụ và vận hành

9.3  Yêu cầu về tài liệu dịch vụ và vận hành

9.4  An toàn

Phụ lục A (tham khảo), Ví dụ về giao diện truyền động và thông số kỹ thuật tải

Phụ lục B (tham khảo), Kiểm tra xác nhận và xác nhận mô hình hộp số động

Thư mục tài liệu tham khảo