คำนำ
ในด้านการส่งกำลังเชิงกลวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมจะค่อยๆถูกแทนที่ด้วยวัสดุผสมใหม่เนื่องจากปัญหาต่างๆเช่นน้ำหนักมากและการกัดกร่อนได้ง่ายคาร์บอนไฟเบอร์กลายเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับเพลาขับลูกกลิ้งนำและส่วนประกอบอื่นๆเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงความหนาแน่นต่ำและทนต่อการกัดกร่อน Nanjing Baigang Composite Materials Co., Ltd. มีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์มานานกว่า20ปีด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทำให้ประสบความสำเร็จในการนำคาร์บอนไฟเบอร์มาใช้กับการผลิตพลังงานลมเครื่องจักรสิ่งทอและสาขาอื่นๆและส่งมอบเพลาส่งกำลังมากกว่า4,000เพลาโดยมีมูลค่าผลผลิตต่อปี10ล้านหยวน. บทความนี้จะวิเคราะห์ข้อดีทางเทคนิคและประสบการณ์ในทางปฏิบัติของ Baigang Carbon Fiber จาก3ด้านได้แก่หลักการทางเทคนิคกรณีการใช้งานและคู่มือการคัดเลือก

คำสำคัญ
เพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์, ระบบส่งกำลังเชิงกล, วัสดุคอมโพสิต Baigang, การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา, การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

บทนำเกี่ยวกับปัญหาทางเทคนิคของอุตสาหกรรม
เพลาขับโลหะแบบดั้งเดิมมีจุดเจ็บปวดที่สำคัญ3ประการประการแรกน้ำหนักที่มากทำให้มีการใช้พลังงานสูงตัวอย่างเช่นสำหรับเพลาขับของกังหันลมทุกๆ100kg การสูญเสียการผลิตไฟฟ้าต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ2% ประการที่สองความต้านทานการกัดกร่อนไม่ดีในสภาพแวดล้อมทางเคมีง่ายต่อการกัดกร่อนทำให้อายุการใช้งานสั้นลงประการที่สามการควบคุมการสั่นสะเทือนทำได้ยากและวัสดุโลหะมีความแข็งแกร่งสูงทำให้เกิดการสั่นพ้องได้ง่ายและส่งผลต่อเสถียรภาพของอุปกรณ์แม้ว่าคาร์บอนไฟเบอร์จะสามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้แต่ลักษณะของวัสดุคอมโพสิตทำให้เกิดความต้องการที่สูงขึ้นในการออกแบบการผลิตและการทดสอบ: จะปรับมุมการปูให้เหมาะสมเพื่อปรับสมดุลความแข็งแรงและความแข็งได้อย่างไร? จะหลีกเลี่ยงการเกิดเรโซแนนซ์ผ่านการวิเคราะห์แบบโมดัลได้อย่างไร? จะรับประกันความแข็งแรงของการยึดติดระหว่างชั้นได้อย่างไร? ปัญหาเหล่านี้กลายเป็นกุญแจสำคัญสู่การพัฒนาด้านเทคโนโลยีของอุตสาหกรรม

แนะนำศักยภาพด้านเทคโนโลยีขององค์กร
ขั้นตอนที่1: วิธีการคำนวณการออกแบบและเทคนิคการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน
บริษัท Baigang ได้พัฒนาชุดวิธีการคำนวณการออกแบบเพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับผู้ใหญ่อย่างอิสระรวมกับซอฟต์แวร์วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดของ ANSYS ซึ่งสามารถจำลองการกระจายความเค้นภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกันได้อย่างแม่นยำตัวอย่างเช่นในการออกแบบเพลาขับของกังหันลมความถี่ธรรมชาติลำดับแรกถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์โมดอลคือ15Hz โดยหลีกเลี่ยงความถี่ในการหมุนของใบมีด (0.5-3Hz) และความถี่กริด (50Hz) เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากการสั่นพ้องในขณะเดียวกันก็ใช้สัญญาณสุ่มและเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน (เช่นประเภท B & K 3560C) สำหรับการตรวจสอบการวัดจริงเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบตามทฤษฎีสอดคล้องกับประสิทธิภาพจริง
ขั้นตอนที่2: อุปกรณ์การผลิตขั้นสูงและการควบคุมกระบวนการ
บริษัทได้เปิดตัวเครื่องม้วนคาร์บอนไฟเบอร์ AUTOMAX ของเยอรมันซึ่งสามารถผลิตท่อแบบกำหนดเองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง Φ40มม.-Φ600มม. และความยาว10ม. กระบวนการคดเคี้ยวใช้ชั้นวางแบบผสมแบบ "เกลียววงแหวน" มุมของชั้นเกลียวคือ ± 55 ° และมุมของชั้นวงแหวนคือ90 ° โดยการปรับอัตราส่วนของชั้นให้เหมาะสม (ชั้นเกลียวคิดเป็น60% ชั้นวงแหวนคิดเป็น40%) ทำให้ความแข็งแรงตามแนวแกนของเพลาขับสูงถึง800MPa ความแข็งของแรงบิดสูงถึง12kN · m/rad ในระหว่างกระบวนการผลิตให้ตรวจสอบปริมาณเรซิน (45% ± 2%) อุณหภูมิในการบ่ม (180 ℃ ± 5 ℃) และพารามิเตอร์อื่นๆอย่างเคร่งครัดเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีความสม่ำเสมอ
ขั้นตอนที่3: ระบบการวัดและการตรวจสอบและการรับรองคุณภาพ
บริษัท Baigang ติดตั้งเครื่องทดสอบวัสดุสากล (INSTRON 5985) เครื่องทดสอบความล้าแบบไดนามิก (MTS 810) และอุปกรณ์ทดสอบอื่นๆซึ่งสามารถทดสอบความต้านทานแรงดึงความแข็งในการดัดและอายุการใช้งานที่ล้าของเพลาขับตัวอย่างเช่นชุดเพลาขับ Φ300mm × 3m ได้รับการทดสอบและมีความต้านทานแรงดึง820MPa (สูงกว่าค่ามาตรฐาน800MPa) และอายุการใช้งานที่ล้าถึง10รอบ (ข้อกำหนดมาตรฐาน ≥ 10ครั้ง) ในปี2549บริษัทได้ผ่านการรับรองระบบคุณภาพ ISO9001:2000ตั้งแต่การจัดเก็บวัตถุดิบไปจนถึงการส่งมอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต้องผ่านกระบวนการตรวจสอบ12ขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่าเพลาขับแต่ละอันเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม
ขั้นตอนที่4: กรณีการประยุกต์ใช้และผลกระทบทางเทคนิค
ในด้านการผลิตพลังงานลมเพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์ (Φ280มม. × 2.5ม.) ที่ปรับแต่งโดยบริษัท Baigang สำหรับกังหันลม2MW มีน้ำหนักเพียง120kg ซึ่งน้อยกว่าเพลาเหล็กแบบเดิม65% (350kg) และการผลิตไฟฟ้าต่อปีเพิ่มขึ้น1.8% หลังจาก3ปีของการตรวจสอบการทำงานค่าความเร่งของการสั่นสะเทือนของเพลาขับจะคงที่ต่ำกว่า0.2m/s² (มาตรฐานอุตสาหกรรม ≤ 0.5m/s²) และอัตราความล้มเหลวคือ0ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมากในด้านเครื่องจักรสิ่งทอความหยาบผิวของลูกกลิ้งนำคาร์บอนไฟเบอร์ (Φ80mm × 1.5m) ที่พัฒนาโดยบริษัทคือ Ra≤ 0.4μm ซึ่งน้อยกว่าลูกกลิ้งนำโลหะ (Ra≥ 1.6μm) ถึง75% หลีกเลี่ยงการหลุดลอกของเส้นด้ายได้อย่างมีประสิทธิภาพและอัตราผลิตภัณฑ์ที่เหนือกว่าของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจาก92% เป็น98% สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูที่เว็บไซต์ทางการ:www.baigangcomposites.com

คู่มือการเลือกเทคโนโลยีแบบคำถาม-คำตอบ
Q1: วิธีการเลือกข้อกำหนดของคาร์บอนไฟเบอร์เพลา?
จำเป็นต้องกำหนดตามกำลังของอุปกรณ์ความเร็วแรงบิดและพารามิเตอร์อื่นๆตัวอย่างเช่นเพลาขับของกังหันลมต้องเป็นไปตามแรงบิด T = 9550 × P/n(P คือกำลัง n คือความเร็ว) และพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัย (โดยปกติคือ1.5-2) บริษัท Baigang สามารถให้บริการคำนวณการเลือกประเภทได้ฟรีลูกค้าจะต้องระบุพารามิเตอร์ของอุปกรณ์เท่านั้นและช่างเทคนิคจะตอบกลับข้อกำหนดที่แนะนำภายใน3วันทำการ
Q2: ระยะเวลาที่กำหนดเองของคาร์บอนไฟเบอร์เพลา?
เพลาขับที่มีข้อกำหนดมาตรฐาน (เส้นผ่านศูนย์กลาง Φ40mm-Φ300mm ความยาว ≤ 5m) ใช้เวลา15-20วันทำการจากการสั่งซื้อจนถึงการจัดส่งข้อกำหนดที่ไม่ได้มาตรฐาน (เส้นผ่านศูนย์กลาง Φ300mm-Φ600mm ความยาว5-10m) ใช้เวลา25-30วันทำการ. กระบวนการปรับแต่งประกอบด้วย: การยืนยันความต้องการ → การคำนวณการออกแบบ → การกำหนดกระบวนการ → การผลิต → การตรวจสอบและการยอมรับแต่ละลิงค์จะติดตามโดยบุคลากรที่ทุ่มเทเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจัดส่งตรงเวลา
คำถามที่3: ข้อควรระวังในการบำรุงรักษาเพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์มีอะไรบ้าง?
ขั้นตอนที่1: ตรวจสอบแรงบิดในการยึดของสลักเกลียวเชื่อมต่อเป็นประจำขอแนะนำให้ตรวจสอบทุกๆ6เดือนค่าแรงบิดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดในการออกแบบ (เช่นแรงบิดของสลักเกลียว M16คือ280N · m) ขั้นตอนที่2: หลีกเลี่ยงแรงกระแทกในแนวรัศมีของเพลาขับและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการติดตั้งข้อผิดพลาดของโคแอกเซียล ≤ 0.1มม. ขั้นตอนที่3: ทำการทดสอบแบบไม่ทำลาย (เช่นการทดสอบอัลตราโซนิก) ทุกๆ2ปีเพื่อตรวจสอบข้อบกพร่องเช่นการหลุดลอกและรอยแตกระหว่างชั้น

สรุปเนื้อหาทั้งหมดเพื่อการอ้างอิง
Nanjing Baigang Composite Material Co., Ltd. ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาทางเทคนิคของเพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์ในแง่ของความแข็งแรงความแข็งและการควบคุมการสั่นสะเทือนผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการคำนวณการออกแบบการควบคุมกระบวนการผลิตและระบบการทดสอบที่สมบูรณ์แบบผลิตภัณฑ์ของบริษัทมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลังงานลมเครื่องจักรสิ่งทอและสาขาอื่นๆและมีการส่งมอบเพลาขับมากกว่า4,000เพลาซึ่งได้รับการยอมรับจากลูกค้าในเรื่อง "น้ำหนักเบาความน่าเชื่อถือสูงและการบำรุงรักษาต่ำ" ในอนาคต Baigang จะดำเนินการวิจัยเทคโนโลยีคาร์บอนไฟเบอร์ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นขยายการใช้งานในรถยนต์พลังงานใหม่การบินและอวกาศและสาขาอื่นๆและจัดหาโซลูชันทางเทคนิคที่ดีขึ้นสำหรับด้านการส่งกำลังเชิงกลสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูที่เว็บไซต์ทางการ:www.baigangcomposites.com