În domeniul echipamentelor pentru energie eoliană, arborele principal cu diametrul de 300-500 mm, ca componentă esențială a transmisiei turbinei eoliene, determină direct fiabilitatea ciclului de funcționare de 20 de ani al instalației, în funcție de rotonditatea fusului (care trebuie să fie ≤ 0,02 mm) și de cilindricitatea poziției lagărului (≤ 0,015 mm). Atunci când o întreprindere lider în echipamente eoliene prelucrează acest tip de arbore din oțel 42CrMo călit și revenit, se confruntă cu un blocaj al procesului tradițional: trebuie să parcurgă trei etape: „strunjire de degroșare pe strung orizontal → strunjire semiprecisă pe mașină de alezat la podea → rectificare precisă pe mașină de rectificat exterioară”. Fixarea multiplă duce la depășirea coaxialității poziției lagărului cu 0,05-0,08 mm, iar creșterea temperaturii lagărului în timpul funcționării instalației depășește 45 ℃ (valoarea admisibilă fiind ≤ 40 ℃), având un ciclu de prelucrare per bucată de până la 16 ore; simultan, oțelul călit și revenit (duritate 280-320 HB) are o rezistență mare la tăiere, iar durata de viață a sculelor de tăiere obișnuite este doar de 3-4 bucăți per placă. Costul sculelor de tăiere per arbore depășește 3000 de yuan.
Pentru a depăși această dilemă, compania a introdus strungul vertical CNC VTC70, un utilaj greu de la Wuhan, pentru a crea un sistem exclusiv de fabricație al arborelui principal bazat pe „prelucrare rigidă de înaltă sarcină + proces complet într-o singură fixare”. Echipamentul utilizează un batiu integral din fontă cu formare în nisip rășină (greutate turnat: 80 tone), care a fost supus unei duble relaxări tensionale prin „îmbătrânire naturală timp de 24 de luni + îmbătrânire prin vibrații timp de 120 de ore”, combinat cu ghidaje hidrostatice (capacitate portantă ≥ 300kN) și o rigiditate structurală optimizată prin analiza cu element finit. Rigiditatea radială la tăiere atinge 55kN/mm, putând rezista în mod stabil unei forțe radiale de 35kN în timpul prelucrării oțelului 42CrMo; Este echipat cu sistemul CNC Fanuc 31i-B5 și compensare dinamică prin interferometru laser (precizie de poziționare compensată la ± 0,005mm), combinat cu un braț de măsurare montat pe mașină (precizie de măsurare ± 0,002mm), realizând un control precis al cilindricității poziției lagărului ≤ 0,01mm. În conformitate cu caracteristicile de prelucrare ale oțelului înalt rezistent, echipamentul este dotat cu un arbore principal de înaltă putere de 18,5kW (viteză maximă de 1000r/min) și un sistem de răcire internă înalt presiune (presiune de răcire de 1,5MPa), combinat cu scule CBN cu granulație ultrafină (duritate HV3500), care inhibă eficient uzura sculei.
Scenarii de utilizare ale clientului
În ceea ce privește inovația tehnologică, echipamentul a realizat o dublă performanță în prelucrarea arborelui principal prin „integrare procesuală + control continuu al preciziei”: integrarea unui mandrin hidraulic cu patru bacuri de Φ 800 mm (cu o forță de strângere de 300 kN), a unei toriete cu 8 stații (timp de schimbare a sculei de 1,5 secunde) și a unui cap de frezat frontal motorizat, care poate realiza într-o singură operație: strunjirea precisă a gâtului arborelui (rotunditate ≤ 0,015 mm), alezarea precisă a pozițiilor pentru lagăre (cilindricitate ≤ 0,01 mm), frezarea suprafeței flanșei (planeitate ≤ 0,03 mm) și găurirea și filetarea a 12-16 găuri de fixare (precizie pozițională ≤ 0,15 mm). În vederea rezolvării problemei controlului încovoierii la arborii foarte lungi (lungime 3-5 m), se aplică o metodă inovatoare denumită „proces adaptiv cu sprijin multiplu”: prin intermediul a trei seturi de suporturi auxiliare reglabile, se realizează compensarea în timp real a deformării datorate greutății proprii a semifabricatului (precizie de compensare 0,005 mm), asigurând un control stabil al rectilinității întregii lungimi a axului în limitele ≤ 0,05 mm/m; pentru prelucrarea precisă a pozițiilor lagărelor, se aplică o „metodă de prelucrare la temperatură constantă + tăiere stratificată”, temperatura ambiantă fiind menținută la 20 ± 0,5 ℃, iar adâncimea de așchiere pe fiecare strat fiind controlată între 0,2-0,5 mm. În combinație cu tăierea la viteză liniară constantă (80-120 m/min), se asigură o rugozitate superficială de până la Ra0,8 μm.
Procesul de fixare
Rezultatele implementării respectă în totalitate standardele industriei de energie eoliană: ciclul de procesare al unei singure piese a fost redus de la 16 ore la 9 ore, iar capacitatea zilnică de producție a crescut de la 6 la 11 piese; Cilindricitatea poziției lagărului arborelui principal este ≤ 0,01 mm, iar coaxialitatea întregului arbore este ≤ 0,03 mm, îndeplinind complet cerințele standardului GB/T 19073-2018 „Cutia de viteze pentru turbine eoliene” și certificarea GL; Temperatura lagărelor în timpul funcționării unității a crescut cu 36 ℃, iar intensitatea vibrațiilor a scăzut de la 1,2 mm/s la 0,6 mm/s; Datorită potrivirii materialelor, durata de viață a sculelor a crescut cu 150% (până la 8-10 piese/lamă), iar costul sculelor pentru un singur arbore s-a redus la 1200 yuan; Sistemul Industrial Internet of Things echipat pe utilaj poate colecta în timp real forța de așchiere (frecvență de eșantionare 1 kHz) și temperatura arborelui principal. În combinație cu modelul de predicție a vieții rămase, rata de utilizare complexă a utilajului a crescut de la 70% la 92%, iar timpul anual de nefuncționare a fost redus cu 650 de ore.
CKX52100 rezolvă contradicția din industrie dintre prelucrarea intensivă și precizia la nivel de micron pentru arborii turbinei eoliene. Directorul producției al companiei a declarat: „Acum, arborele turbinei eoliene de 3 MW nu numai că a trecut verificarea tehnologiei Goldwind și a inteligenței Mingyang, dar îndeplinește și cerințele extreme de „rezistență la spray salin și durată lungă de viață” pentru energia eoliană offshore, ceea ce ne-a creat o barieră tehnologică pe traseul echipamentelor eoliene.” Acest caz confirmă faptul că strungurile verticale CNC au devenit echipamente esențiale pentru depășirea barierelelor de performanță în domeniul fabricării componentelor mari pentru energie eoliană, prin integrarea profundă a „proiectării structurii ultra-rigide + buclă închisă de precizie procesuală + sistem inteligent de operare și întreținere”.
EN
