齿轮箱试验应力

【随笔】简述齿轮箱的HALT与HASS

在激烈的市场竞争环境下，如何在保证产品可靠性的前提下尽快完成新产品开发，交付客户放心使用，这是每个公司都关心的问题。...

点击上方↑“公众号”可以订阅哦！在激烈的市场竞争环境下，如何在保证产品可靠性的前提下尽快完成新产品开发，交付客户放心使用，这是每个公司都关心的问题。在齿轮箱的开发中，试验评估是耗时最长的一个环节，缩短新品齿轮箱试验时间的有效方法是运用高加速寿命试验（HALT：Highly Accelerated LifeTest）与高加速应力筛选（HASS：Highly Accelerated StressScreens）技术，该技术以美国的葛瑞格. K. 霍布斯（Gregg K. Hobbs）为代表于1988年提出。

1 高加速寿命试验（HALT）

HALT的目的是寻求设计阶段的改进。通过在试验验证阶段使用远远超过产品正常情况下存在的应力以使设计缺陷快速暴露，发现设计和制造工艺中的薄弱环节，使设计人员尽快改进设计，解决缺陷，提高产品可靠性。

1.1 齿轮箱HALT的优点：

（1）能快速发现齿轮箱设计、制造缺陷，进而改正来提高齿轮箱可靠性。

（2）能缩短样机开发时间。

（3）从长远观点看，风电齿轮箱是中等或大批量产品，其现场维修成本较高，HALT能有效的减少产品开发成本、降低产品全生命周期成本。

（4）能更好的理解大应力对齿轮箱疲劳寿命的影响。

1.2 HALT存在的风险：

（1）加大应力可能会引入异常的故障模式，这些故障在正常情况下不宜出现或根本不会出现。

（2）加速测试有时可能需要掩盖一些故障模式以使试验能在高应力下进行。

（3）齿轮箱为多个部件，所以无法验证所有部件的设计寿命。通常说的风电齿轮箱通过了20年的设计寿命验证是指齿轮寿命。

（4）试验通常只有两台齿轮箱，试验样本很少。所以，试验对齿轮箱可靠性的评估会有一定的局限性。

2 高加速应力筛选（HASS）

HASS是使用明显高于正常使用条件下的应力进行试验，寻找生产阶段的工艺缺陷，找到有缺陷的部件或零件，以便在齿轮箱发货前落实纠正措施。对出厂的风电齿轮箱需要进行 100%的筛选。

HASS目的：

(1)用最短的时间和最小的费用检测加工制造过程中出现的潜在问题，使潜在问题暴露出来，以使齿轮箱在发货前得到及时的整改。

（2）在生产车间内整改齿轮箱比整改从现场返回的齿轮箱或在现场整改齿轮箱费用明显要小的多，从而提高了齿轮箱全生命周期内的利润。

（3）由于大部分问题在生产车间得到整改，从而提高了现场齿轮箱的可靠性、用户的满意度与市场份额。

HASS是消耗产品寿命的，所以要保证在HASS后产品还有足够的现场使用寿命给用户。这就要求HASS的试验载荷应从通过HALT试验的数据中选取。

3 总结：

HALT与HASS是缩短产品研发时间和提高产品可靠性的有效手段。虽然目前在企业中对此还存在着一些误解，甚至一些抵触情绪。如：设计人员会讲“齿轮箱当然出问题了，因为试验工况已经超出了设计规范的要求”，管理人员通常会对客户讲“这只是试验中出现的小问题，等批量供货时我们会改进”而不愿意重新做试验。所以，加大对企业相关人员的培训，使他们认识到HALT与HASS的重要性是十分必要的。

目前，在国外风电齿轮箱行业HALT与HASS已经被普遍应用，国内也正在被齿轮箱制造商逐渐理解和接受。