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变桨传动系统齿形带寿命提升

在役齿形带陆续出现包布磨损、带齿剥落、芯绳暴露等失效,原设计寿命 6 年。用功能模型与因果链定位关键缺陷,再以 FOS 与矛盾求解改结构,把循环寿命目标推到 ≥100 万次(等效 12 年)。

专利突破型某风电整机龙头功能模型裁剪因果链分析
Overview

一分钟速览

客户
某风电整机龙头
课题类型
专利突破型 · 设计寿命提升
适用场景
直驱机组变桨齿形带传动,在役装机约 4 万台
设定目标
盐雾前 / 后循环总次数 ≥100 万次(等效 12 年),不开裂、不磨损、不剪切断裂
≥100 万次盐雾前后循环总次数(等效 12 年)
5 项意向申请专利(含发明专利 1 项)
6 年 → 12 年设计寿命目标提升
本页目录(7 节)
Background

项目背景

风力发电机组的变桨传动系统采用齿形带传动方式的主要是直驱机组,总装机台数约 4 万台。市场在役机组出质保后,齿形带逐渐出现包布磨损、带齿磨平及损坏、齿背损坏、芯绳暴露、带齿剥落或开裂、齿形带变形等失效;2019 年出现过齿形带批量失效的机型,原设计寿命为 6 年。

Problem

面临的问题

  • 市场在役机组出质保后进入失效高发期,2019 年出现批量失效
  • 原设计寿命 6 年,不能满足机组全生命周期要求
  • 失效模式多(包布磨损、齿背损坏、芯绳暴露、带齿剥落…),单靠加厚加宽解决不了
Analysis

TRIZ 分析路径

建立功能模型 → 用裁剪与因果链分析定位关键缺陷 → 针对关键缺陷选择 FOS、技术矛盾、物理矛盾求解。

功能模型裁剪因果链分析FOS技术矛盾物理矛盾
Solution

解决方案

  • 设计新齿形带结构:钢丝绳直径不大于 2.5mm、等级 1770
  • 按发明原理 17(维数变化)采用双层品字型排布钢丝绳,增加钢丝绳数量,保持齿形带破断力不变
  • 用多滚轮导向替代单涨紧轮,增大齿形带接触曲率半径,提高绳径比
  • 托辊与齿形带接触表面改用聚氨酯托辊
Result

项目成果

  • 盐雾前后循环总次数 ≥100 万次(等效 12 年)达标,满足批量测试要求
  • 意向申请专利 5 项,其中意向发明专利 1 项
  • 预计未来机组批量技改成本 3 万元 / 台
Deliverables

输出与交付

  • 课题报告:问题定义 / 问题分析 / 问题解决三段
  • 方案集(每课题 ≥10 个解决方案)
  • 专利申请建议清单:意向专利 5 项(含发明专利 1 项)
  • TRIZ 案例库入库,供后续项目复用
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