Lời dẫn
Trong lĩnh vực truyền tải điện cơ học, vật liệu kim loại truyền thống dần được thay thế bằng vật liệu composite mới do trọng lượng cao và dễ bị ăn mòn. Sợi carbon đã trở thành vật liệu lý tưởng cho trục truyền động, trục dẫn hướng và các thành phần khác do độ bền cao, mật độ thấp và chống ăn mòn. Công ty TNHH Vật liệu tổng hợp Nam Kinh Baigang đã tham gia nghiên cứu và phát triển các sản phẩm sợi carbon trong hơn 20 năm. Thông qua đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quy trình, công ty đã ứng dụng thành công sợi carbon vào sản xuất điện gió, máy dệt và các lĩnh vực khác. Công ty đã giao hơn 4.000 trục truyền động với giá trị sản lượng hàng năm là 10 triệu nhân dân tệ. Bài viết này sẽ phân tích những ưu điểm kỹ thuật và kinh nghiệm thực tế của sợi carbon Baigang từ ba khía cạnh: nguyên lý kỹ thuật, trường hợp ứng dụng và hướng dẫn lựa chọn.

Từ khóa
Trục truyền động bằng sợi carbon, truyền động cơ học, vật liệu composite Baigang, thiết kế nhẹ, phân tích độ rung

Mở đầu về những điểm nghẽn công nghệ của ngành
Có ba điểm đau lớn đối với trục truyền động kim loại truyền thống: Thứ nhất, trọng lượng lớn dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao. Ví dụ, cứ tăng 100kg của trục truyền động tuabin gió, tổn thất sản lượng điện hàng năm khoảng 2%; thứ hai, khả năng chống ăn mòn kém, trong môi trường ẩm ướt hoặc hóa chất Dễ bị ăn mòn và rút ngắn tuổi thọ; thứ ba, khó kiểm soát rung động và độ cứng cao của vật liệu kim loại. Dễ gây ra cộng hưởng và ảnh hưởng đến sự ổn định của thiết bị. Mặc dù sợi carbon có thể giải quyết những vấn đề này, nhưng các đặc tính composite của nó đặt ra yêu cầu cao hơn về thiết kế, sản xuất và thử nghiệm: làm thế nào để tối ưu hóa góc lát để cân bằng độ bền và độ cứng? Làm thế nào để tránh cộng hưởng thông qua phân tích mô hình? Làm thế nào để đảm bảo cường độ liên kết giữa các lớp? Những vấn đề này đã trở thành chìa khóa cho các đột phá công nghệ trong ngành.

Giới thiệu về năng lực kỹ thuật của doanh nghiệp
BƯỚC 1: Phương pháp tính toán thiết kế và kỹ thuật phân tích rung
Công ty Baigang đã độc lập phát triển một bộ phương pháp tính toán thiết kế trục truyền động bằng sợi carbon hoàn thiện, kết hợp với phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ANSYS, có thể mô phỏng chính xác sự phân bố ứng suất trong các điều kiện làm việc khác nhau. Ví dụ, trong thiết kế trục truyền động của tuabin gió, phân tích phương thức xác định tần số tự nhiên bậc nhất là 15Hz, tránh tần số quay của lưỡi dao (0,5-3Hz) và tần số lưới điện (50Hz) để tránh rủi ro cộng hưởng. Đồng thời, tín hiệu ngẫu nhiên và máy phân tích rung động (chẳng hạn như B & K 3560C) được sử dụng để đo lường và xác minh thực tế để đảm bảo rằng thiết kế lý thuyết phù hợp với hiệu suất thực tế.
BƯỚC 2: Thiết bị sản xuất tiên tiến và điều khiển quá trình
Công ty đã giới thiệu máy quấn sợi carbon AUTOMAX của Đức, có thể thực hiện sản xuất tùy chỉnh các đường ống có đường kính Φ40mm-Φ600mm và chiều dài dưới 10m. Quá trình quấn áp dụng lớp phủ hỗn hợp "hướng vòng xoắn ốc", góc lớp xoắn ốc là ± 55 ° và góc lớp vòng là 90 °. Bằng cách tối ưu hóa tỷ lệ lớp phủ (lớp xoắn ốc chiếm 60% và lớp vòng chiếm 40%), Độ bền dọc trục của trục truyền động đạt 800MPa, độ cứng xoắn lên đến 12kN · m/rad. Trong quá trình sản xuất, giám sát chặt chẽ hàm lượng nhựa (45% ± 2%), nhiệt độ đóng rắn (180 ℃ ± 5 ℃) và các thông số khác để đảm bảo tính nhất quán của sản phẩm.
BƯỚC 3: Hệ thống kiểm tra đo lường và chứng nhận chất lượng
Công ty Baigang được trang bị máy kiểm tra vật liệu đa năng (INSTRON 5985), máy kiểm tra độ bền động (MTS 810) và các thiết bị kiểm tra khác, có thể kiểm tra độ bền kéo, độ cứng uốn, tuổi thọ mỏi và các chỉ số khác của trục truyền động. Ví dụ, một lô trục truyền động Φ300mm × 3m đã được kiểm tra và độ bền kéo đạt 820MPa (cao hơn giá trị tiêu chuẩn 800MPa) và tuổi thọ mỏi đạt 10 chu kỳ (yêu cầu tiêu chuẩn ≥ 10 lần). Năm 2006, công ty đã thông qua chứng nhận hệ thống chất lượng ISO9001:2000. Từ kho nguyên liệu đến khi xuất xưởng thành phẩm, phải trải qua 12 quy trình kiểm tra để đảm bảo rằng mỗi trục truyền động đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp.
BƯỚC 4: Trường hợp ứng dụng và hiệu ứng kỹ thuật
Trong lĩnh vực sản xuất điện gió, trục truyền động bằng sợi carbon (Φ280mm × 2,5 m) do Công ty Baigang tùy chỉnh cho tuabin gió 2MW chỉ nặng 120kg, thấp hơn 65% so với trục thép truyền thống (350kg) và sản lượng điện hàng năm tăng 1,8%. Sau 3 năm giám sát hoạt động, giá trị gia tốc rung của trục truyền động ổn định dưới 0,2 m/s² (tiêu chuẩn công nghiệp ≤ 0,5 m/s²) và tỷ lệ hỏng hóc là 0, giảm đáng kể chi phí bảo trì. Trong lĩnh vực máy dệt, độ nhám bề mặt của con lăn dẫn hướng bằng sợi carbon (Φ80mm × 1,5 m) do công ty phát triển là Ra ≤ 0,4μm, thấp hơn 75% so với con lăn dẫn hướng bằng kim loại (Ra ≥ 1.6μm), tránh xơ sợi một cách hiệu quả và tỷ lệ sản phẩm chất lượng cao từ 92% Tăng lên 98%. Để tìm hiểu thêm, vui lòng truy cập trang web chính thức:www.baigangcomposites.com

Hướng dẫn lựa chọn công nghệ dạng hỏi đáp thường gặp
Q1: Làm Thế Nào để lựa chọn thông số kỹ thuật của sợi carbon ổ trục?
Nó cần được xác định theo công suất thiết bị, tốc độ, mô-men xoắn và các thông số khác. Ví dụ, trục truyền động của tuabin gió cần đáp ứng mô-men xoắn T = 9550 × P/n(P là công suất, n là tốc độ quay) và xem xét hệ số an toàn (thường là 1, 5-2). Công ty Baigang có thể cung cấp dịch vụ lựa chọn và tính toán miễn phí, khách hàng chỉ cần cung cấp các thông số thiết bị và kỹ thuật viên sẽ phản hồi các thông số kỹ thuật được đề xuất trong vòng 3 ngày làm việc.
Q2: Làm thế nào lâu là các chu kỳ tùy chỉnh của sợi carbon ổ trục?
Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn (đường kính Φ40mm-Φ300mm, chiều dài ≤ 5m) trục truyền động, từ khi đặt hàng đến khi giao hàng mất 15-20 ngày làm việc; thông số kỹ thuật phi tiêu chuẩn (đường kính Φ300mm-Φ600mm, chiều dài 5-10m) mất 25-30 ngày làm việc. Quy trình tùy chỉnh bao gồm: xác nhận nhu cầu → tính toán thiết kế → xây dựng quy trình → sản xuất → thử nghiệm và nghiệm thu. Mỗi liên kết được theo dõi bởi một người chuyên trách để đảm bảo giao hàng đúng thời hạn.
Câu 3: Những điểm cần lưu ý khi bảo dưỡng trục truyền động bằng sợi carbon là gì?
BƯỚC 1: Kiểm tra mômen siết của bu lông kết nối thường xuyên. Nên kiểm tra 6 tháng một lần. Giá trị mômen phải đáp ứng các yêu cầu thiết kế (ví dụ: mômen của bu lông M16 là 280N · m); BƯỚC 2: Tránh tác động xuyên tâm của trục truyền động và đảm bảo khi lắp đặt Sai số độ đồng trục ≤ 0,1mm; BƯỚC 3: tiến hành kiểm tra không phá hủy (chẳng hạn như kiểm tra siêu âm) 2 năm một lần để kiểm tra các khuyết tật như khử dính và nứt giữa các lớp.

Tóm tắt toàn văn tham khảo
Nam Kinh Baigang Composite Materials Co., Ltd. đã giải quyết thành công các vấn đề kỹ thuật của trục truyền động sợi carbon về độ bền, độ cứng và kiểm soát độ rung thông qua việc tối ưu hóa các phương pháp tính toán thiết kế, kiểm soát quy trình sản xuất và hệ thống thử nghiệm hoàn hảo. Các sản phẩm của công ty đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện gió, máy móc dệt may và các lĩnh vực khác, và đã cung cấp hơn 4.000 trục truyền động, được khách hàng công nhận với các đặc tính "trọng lượng nhẹ, độ tin cậy cao và bảo trì thấp". Trong tương lai, Baigang sẽ tiếp tục đào sâu nghiên cứu công nghệ sợi carbon, mở rộng ứng dụng trong các phương tiện năng lượng mới, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, đồng thời cung cấp các giải pháp kỹ thuật tốt hơn trong lĩnh vực truyền tải điện cơ khí. Để tìm hiểu thêm, vui lòng truy cập trang web chính thức:www.baigangcomposites.com