Проспект
Диагностика усталости подшипников для повышения работоспособности ветряных турбин
Rohit Voothaluru
В составе группы исследований и разработок Timken Rohit Voothaluru в течение семи лет занимается расширенной обработкой данных и вычислительным моделированием для производства подшипников сверхбольшого диаметра для ветряных турбин. Он руководит несколькими инновационными проектами по моделированию, используя достижения в мультифизике, мезомасштабном моделировании и вычислениях для разработки решений по оптимизации производственных процессов. Его новаторская работа признана Министерством энергетики США.
«Чем дальше вы отодвигаете границы неизвестного с инженерной точки зрения, тем больше получаете возможностей для решения этих проблем, внедрения инноваций и расширения того, что возможно, чтобы быть в авангарде производственного и технологического секторов. Мне очень нравится, что ко мне обращаются для решения проблем, которых вчера не было, но сегодня имеющих решающее значение».
Подшипники редуктора ветряных турбин являются сопутствующими компонентами, изготавливаемыми в основном из высокопрочной мартенситной стали из-за ее исключительной долговечности, необходимой при постоянном высоком контактном давлении, действующем на элементы качения и компоненты дорожек качения.
Несмотря на отличные инженерные решения, контактная усталость качения, характеризующаяся образованием поверхностных или подповерхностных трещин, является причиной более 75% преждевременных поломок подшипников редуктора ветряных турбин. Преобразованные участки в микроструктуре стали — «белый коррозионный налет», как это называют в металлургии за внешний вид при исследовании под оптическим микроскопом — обычно предшествуют неожиданному шелушению и выкрашиванию дорожек качения.
Это важный вопрос в трибологии в целом и в ветроэнергетике в частности. Поскольку массивные турбины, которые возвышаются на сотни футов над землей или плавают на расстоянии нескольких миль от берега для выработки огромного количества энергии, должны работать оптимально при минимальном техническом обслуживании, крайне важно иметь возможность прогнозировать образование белого коррозионного налета, чтобы диагностировать симптомы усталости и снижать их потенциал, приводящий к эксплуатационным проблемам.
Вот об этом наш последний документ. Мы стремились лучше понять механизмы образования белого коррозионного налета и прояснить роль рассеяния энергии трения
.В своем исследовании мы выдвигаем гипотезу о том, что движущей силой формирования белого коррозионного налета может быть сочетание многоосной нагрузки и изменений энергии приповерхностного трения.
Чтобы проверить это, мы применили новый параметрический анализ, который оценивает повреждение на стыке контактирующих поверхностей под действием нестационарных сил, и использовали вычислительную модель для учета ориентации, размера и местного трения подповерхностной трещины.
Результаты моделирования не только подтверждают нашу гипотезу и экспериментальные наблюдения, а также демонстрируют показатель повреждения истиранием, который мы вводим в качестве полезного прогнозирующего параметра появления белого коррозионного налета, и последовательной, воспроизводимой основы для оценки рассеяния энергии.
Наши результаты определяют будущие исследования, и мы разрабатываем новые модели, основанные на этой работе, каждая из которых направлена на повышение надежности подшипников зубчатой передачи для лучшей работы ветряных турбин.
Last Updated: 2022/02/24
Published: 2022/02/11