CN105220062B - 一种风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电机，通过对风电轴承和风电齿轮的组分和处理方式进行改进，使得该风力发电机的使用寿命大大提高。

Description

一种风力发电机
技术领域
本发明属于能源利用领域，特别是涉及一种风力发电机。
背景技术
随着能源危机的进一步发展，太阳能、水能、核能以及风能等清洁能源越来越受到青睐。目前的风力发电机的寿命要求最少为20年，很多风力发电机组也是按照这个标准进行设计的，但是由于风力发电机体积比较大，回收比较困难，并且很多部件寿命不止20年，因此造成很多浪费，而在风力发电机各部件中寿命短板为风电齿轮和风电轴承，因此如果在不大幅增加成本的情况下提升二者的寿命，则会大大提升风力发电机的整体寿命，从而避免不必要的浪费，节约资源并且也不造成进一步的废物回收成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提出一种风力发电机。
具体通过如下技术手段实现：
一种风力发电机，包括机舱、转子、定子、转子叶片、风电轴承、芯轴、发电机、齿轮箱和竖直外壳，齿轮箱内设置风电齿轮；
所述风电轴承的材质按质量百分比含量计为：C：0.38~0.52%，Si：0.12~0.38%，Mn：0.6~1.0%，Cr：1.5~1.8%，Ni：0.8~1.6%，Mo：0.5~1.0%，Cu：0.08~0.26%，Al：0.05~0.08%，Nb：0.02~0.05%，RE：0.02~0.08%，P：<0.02%，S：<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮的材质按质量百分比含量计为：C：0.18~0.26%%，Si：0.10~0.28%，Mn：0.6~1.0%，Cr：0.66~1.26%，Mo：0.5~0.8%，Ni：1.88~2.58%，Nb：0.01~0.03%，Ce：0.03~0.06%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮进行两次渗碳处理，第一次渗碳在碳势为0.9~1.0%的气氛下进行，第一次渗碳处理时间为28~36小时，第二次渗碳在碳势为0.8~0.9%的气氛下进行，第二次渗碳处理时间为2~5小时；
所述风电轴承的抗拉强度为830~880MPa，屈服强度为：660~690MPa，延伸率A为：23~26%，断面收缩率Z为：72~78%，25℃的低温冲击功为112~120J。
作为优选，所述风电齿轮经过如下渗碳和热处理步骤：
（1）第一次渗碳处理，在碳势为0.9~1.0%的气氛下，温度为920~960℃的条件下进行，第一次渗碳处理时间为28~36小时；
（2）将第一次渗碳处理之后的风电齿轮半成品直接置入淬火油中急冷至520~550℃后捞出喷水急冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入到回火炉中升温至520~560℃，保温25~50min后出炉空冷；
（4）将步骤（3）得到的半成品置入到深冷箱中冷却到-80~-110℃，保温10~20min后出深冷箱恢复到室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品在碳势为0.8~0.9%的气氛中，温度为910~950℃的条件下进行，第二次渗碳处理时间为2~5小时；
（6）将步骤（5）得到的半成品直接采用喷水急冷的方式进行冷却，冷却到室温；
（7）将步骤（6）得到的半成品置入回火炉中升温至180~220℃，保温20~30min后炉冷至室温；
（8）表面处理后得到风电齿轮成品。
本发明的效果在于：
1，通过对风电轴承的成分进行改进，使得其强度得到大幅度提高，尤其是添加了RE元素，使得晶粒大幅度的细化，从而强度得到提高，以及结合Nb和其他合金元素的相互配合使得疲劳强度得到大幅度提升。
2，通过对风电齿轮的成分进行改进，使得其强度得到大幅度提升，尤其是合理调整各组分的含量，使得相互之间搭配更加合理。
3，通过对风电齿轮的渗碳步骤和渗碳参数进行调整，使得齿轮的表面强度得到大幅度提升，提高了使用耐久度。
4，通过对风电齿轮渗碳步骤与热处理方式的结合，使得其强度得到进一步改善。
5，通过风电齿轮与风电轴承在整个风力发电机中的配合使得风电发电机整体使用耐久度得到大幅度提升。
具体实施方式
实施例1
一种风力发电机，包括机舱、转子、定子、转子叶片、风电轴承、芯轴、发电机、齿轮箱和竖直外壳，齿轮箱内设置风电齿轮；
所述风电轴承的材质按质量百分比含量计为：C：0.42%，Si：0.26%，Mn：0.82%，Cr：1.6%，Ni：0.9%，Mo：0.9%，Cu：0.22%，Al：0.06%，Nb：0.03%，RE：0.06%，P：0.012%，S：0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮的材质按质量百分比含量计为：C：0.21%%，Si：0.19%，Mn：0.82%，Cr：0.98%，Mo：0.62%，Ni：2.38%，Nb：0.02%，Ce：0.05%，P：0.0:1%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮进行两次渗碳处理，第一次渗碳在碳势为0.95%的气氛下进行，第一次渗碳处理时间为31小时，第二次渗碳在碳势为0.85%的气氛下进行，第二次渗碳处理时间为3小时；
所述风电轴承的抗拉强度为850MPa，屈服强度为：682MPa，延伸率A为：25%，断面收缩率Z为：76%，25℃的低温冲击功为118J。
实施例2
风电齿轮经过如下渗碳和热处理步骤：
（1）第一次渗碳处理，在碳势为0.95%的气氛下，温度为932℃的条件下进行，第一次渗碳处理时间为31小时；
（2）将第一次渗碳处理之后的风电齿轮半成品直接置入淬火油中急冷至533℃后捞出喷水急冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入到回火炉中升温至526℃，保温36min后出炉空冷；
（4）将步骤（3）得到的半成品置入到深冷箱中冷却到-92℃，保温16min后出深冷箱恢复到室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品在碳势为0.85%的气氛中，温度为932℃的条件下进行，第二次渗碳处理时间为3小时；
（6）将步骤（5）得到的半成品直接采用喷水急冷的方式进行冷却，冷却到室温；
（7）将步骤（6）得到的半成品置入回火炉中升温至192℃，保温28min后炉冷至室温；
（8）表面处理后得到风电齿轮成品。

Claims (2)

1.一种风力发电机，包括机舱、转子、定子、转子叶片、风电轴承、芯轴、发电机、齿轮箱和竖直外壳，其特征在于，齿轮箱内设置风电齿轮；
所述风电轴承的材质按质量百分比含量计为：C：0.38~0.52%，Si：0.12~0.38%，Mn：0.6~1.0%，Cr：1.5~1.8%，Ni：0.8~1.6%，Mo：0.5~1.0%，Cu：0.08~0.26%，Al：0.05~0.08%，Nb：0.02~0.05%，RE：0.02~0.08%，P：<0.02%，S：<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮的材质按质量百分比含量计为：C：0.18~0.26%%，Si：0.10~0.28%，Mn：0.6~1.0%，Cr：0.66~1.26%，Mo：0.5~0.8%，Ni：1.88~2.58%，Nb：0.01~0.03%，Ce：0.03~0.06%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述风电齿轮进行两次渗碳处理，第一次渗碳在碳势为0.9~1.0%的气氛下进行，第一次渗碳处理时间为28~36小时，第二次渗碳在碳势为0.8~0.9%的气氛下进行，第二次渗碳处理时间为2~5小时；
所述风电轴承的抗拉强度为830~880MPa，屈服强度为：660~690MPa，延伸率A为：23~26%，断面收缩率Z为：72~78%，25℃的低温冲击功为112~120J；
所述风电齿轮具体经过如下渗碳和热处理步骤：
（1）第一次渗碳处理，在碳势为0.9~1.0%的气氛下，温度为920~960℃的条件下进行，第一次渗碳处理时间为28~36小时；
（2）将第一次渗碳处理之后的风电齿轮半成品直接置入淬火油中急冷至520~550℃后捞出喷水急冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入到回火炉中升温至520~560℃，保温25~50min后出炉空冷；
（4）将步骤（3）得到的半成品置入到深冷箱中冷却到-80~-110℃，保温10~20min后出深冷箱恢复到室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品在碳势为0.8~0.9%的气氛中，温度为910~950℃的条件下进行，第二次渗碳处理时间为2~5小时；
（6）将步骤（5）得到的半成品直接采用喷水急冷的方式进行冷却，冷却到室温；
（7）将步骤（6）得到的半成品置入回火炉中升温至180~220℃，保温20~30min后炉冷至室温；
（8）表面处理后得到风电齿轮成品。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述风电齿轮经过如下渗碳和热处理步骤：
（1）第一次渗碳处理，在碳势为0.95~1.0%的气氛下，温度为932~960℃的条件下进行，第一次渗碳处理时间为31~36小时；
（2）将第一次渗碳处理之后的风电齿轮半成品直接置入淬火油中急冷至533~550℃后捞出喷水急冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入到回火炉中升温至526~560℃，保温36~50min后出炉空冷；
（4）将步骤（3）得到的半成品置入到深冷箱中冷却到-92~-110℃，保温16~20min后出深冷箱恢复到室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品在碳势为0.85~0.9%的气氛中，温度为932~950℃的条件下进行，第二次渗碳处理时间为3~5小时；
（6）将步骤（5）得到的半成品直接采用喷水急冷的方式进行冷却，冷却到室温；
（7）将步骤（6）得到的半成品置入回火炉中升温至192~220℃，保温28~30min后炉冷至室温；
（8）表面处理后得到风电齿轮成品。
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