企業(yè)技術開發(fā)項目設計書-范例

1、企業(yè)技術開發(fā)項目設計書項目名稱 2兆瓦級風電增速箱主軸軸承的研發(fā) 企業(yè)名稱 江蘇迪邦三星軸承有限公司 企業(yè)法人（簽名） 項目負責人 湯國良 電話項目起止時間 2009 年 1 月 至 2011 年 12 月填報日期 2010年 11 月 18 日一、立項依據1國內外現狀、水平和發(fā)展趨勢隨著經濟的快速發(fā)展，環(huán)保要求越來越高，能源形勢越來越嚴峻，風力發(fā)電近年來在全世界范圍內受到越來越廣泛的重視，發(fā)展步伐也越來越快。軸承作為一種重要的通用機械零件，具有眾多的生產商和用戶。據了解，一些軸承生產開發(fā)大國和知名的軸承企業(yè)，近年來都在進行大規(guī)模調整。德國、美國、日本等國的主要軸承企

2、業(yè)都在生產管理信息化上進行了大量的投入，并取得了很好的效益。我國軸承行業(yè)裝備水平落后，技術檔次和產品質量不高，改造任務相當艱巨。用高新技術對軸承行業(yè)進行改造是促進我國軸承行業(yè)經濟約化增長和提高經濟效益的必由之路。如專利200710135038.X公開了一種圓錐滾子軸承低摩擦的方法及其結構，它通過使圓錐滾子軸承的大擋圈與滾道母線的夾角大于90度和減小圓錐滾子一端球面的球徑的方法，專利CN200710193135.4介紹了一種GCr15鋼軸承套圈貝氏體等溫淬火工藝，將GCr15鋼軸承套圈先加熱到870，然后將GCr15鋼軸承套圈放入230的50%KNO3+50%NaNO2硝酸鹽溶液中恒溫保持4小時

3、后取出。然而這些工藝下得到的軸承相對來說沖擊韌性及耐磨性較差，因此尋找一種高效的改進方法勢在必行。本公司自主研究開發(fā)2MW及以上風電增速箱主軸承，利用套圈內孔或外圓定位、端面夾緊進行車加工，提高了車加工形位精度、降低了車加工裝夾、車削形成的組織應力，有利于減小軸承套圈在淬火時的變形量。而且，在常規(guī)軸承加工工藝基礎上，增加鍛件正火、粗車后去應力退火、粗磨后去應力回火工藝，采用貝氏體等溫淬火工藝替代常規(guī)的馬氏體淬火工藝，使產品的沖擊韌性、斷裂韌性、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性得到提高。2項目開發(fā)的目的、意義由于風電增速箱可靠性要求高，要求采用進口軸承，原則上軸承設計承壽命為13 萬小時。輸入端大軸承采用單列

4、滿滾子軸承較為普遍，對于中小功率齒輪箱也有采用雙列調心滾子軸承的。行星輪中間的軸承以采用短圓柱滾子軸承或雙列調心滾子軸承為宜。定軸級軸承：對于600kW 以下齒輪箱, 雙列調心滾子軸承選用較廣，因為雙列調心滾子軸承具有較高的額定載荷，同時能承受一定的軸向力。如250kW、600kW 齒輪箱均采用雙列調心滾子軸承。隨著風電齒輪箱向大功率方向發(fā)展，單一的雙列調心滾子軸承已無法滿足承載需要。通常采取單列滾子與四點接觸軸承組合方式，四點接觸軸承可以承受較大的軸向力。如750kW、1100kW、1300kW 風機增速箱均為此結構。風電軸承包括偏航軸承、變漿軸承、發(fā)電機軸承、主軸軸承、增速箱軸承、驅動減速

5、機軸承六種類型，其中偏航軸承和變漿軸承的技術門檻相對較低，國產替代率已達到80%以上，年產能達到4萬套以上；但是主軸軸承和增速箱軸承，基本還是依靠從國外進口，價格昂貴，是國產替代產品（本公司）價格的68倍，而且合同交貨周期長達12年。國內有部分企業(yè)初步介入，但均尚處于研制階段。風電增速箱軸承產業(yè)化開發(fā)對加快實現軸承國產化、替代進口，擺脫我國長期進口此類軸承價格昂貴、交貨周期長的狀況，滿足國內風電發(fā)展的需求；提高我國大功率風電傳動裝置的競爭力，促進國產風電產業(yè)快速發(fā)展、降低風力發(fā)電成本具有十分重要作用。本項目所研制的風電機組增速箱主軸承，不僅具有很好的經濟效益，同時具有十分重大的社會效益。3本項

6、目達到的技術水平及市場前景為提高本項目產品的技術含量及產品的整體性能，本公司工程技術研究中心通過特殊的結構設計、冷熱加工工藝及軸承表面處理與制造技術研究，成功開發(fā)的2兆瓦及以上風電增速箱主軸承的各項技術參數達到進口軸承的標準，核心技術擁有2項發(fā)明專利和6項實用新型專利。 項目前期采用貝氏體等溫淬火工藝替代常規(guī)的馬氏體淬火工藝，貝氏體組織的突出特點是沖擊韌性、斷裂韌性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性好，表面形成高達-400-500MPa殘余壓應力，極大地減小了淬火裂紋傾向；在磨加工時表面壓應力抵消了部分磨削應力，使整體應力水平下降，大大減少了磨削裂紋。因此適用于裝配過盈量大、工況條件差、承受大沖擊負荷、潤滑

7、條件不良的軸承。我國可開發(fā)風能總量約10億千瓦，截至2009年底，我國風電機組的裝機容量為2000萬千瓦左右，僅占可開發(fā)風能總量的不到2%，開發(fā)潛力極大。按照我國能源發(fā)展戰(zhàn)略，國家將大幅度提高風能、太陽能等可再生能源在整個能源消費中的比例。風電產業(yè)的快速增長，為風電設備的發(fā)展提供了強有力的支撐。近10年來，我國大型風電機組制造業(yè)從零起步，目前已初具規(guī)模。國家更出臺了一些具體的產業(yè)化扶持政策，其中提出風電設備國產化率要達到70%以上，不滿足設備國產化率要求的風電場不允許建設。2006年以來，我國風電裝機容量增長很快。2004年全國裝機只有76.4萬千瓦， 2009年達到2000萬千瓦左右，僅次于

8、美國，位列世界第二；2010年將達到3000萬千瓦左右。從目前我國眾多企業(yè)對風電產業(yè)大舉投資和國際上十大風電設備企業(yè)相繼進入中國的情況看，業(yè)內人士預計在不久的將來我國將成為世界風電設備制造中心。從現在的發(fā)展情況來看，預計我國將于2010達到可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，提前10年實現所提出的風電發(fā)展目標3000萬千瓦。而隨著國內研發(fā)技術及制造技術的提高，風力發(fā)電機組國產化率也將進一步提高，風電軸承市場潛力非常巨大。就本項目而言，其產品一是具有一定的技術優(yōu)勢。本公司與洛陽軸承研究所、河南科技大學合作研發(fā)2MW及以上風電增速箱軸承，依托他們的研發(fā)能力，在產品結構設計、熱處理工藝、加工方法、加工精度、表

9、面處理等方面取得了突破，與國內外同類產品相比，整體性能高；二是與國外同類產品相比，本公司價格便宜80%左右，具有一定的價格優(yōu)勢；三是本公司具有多年從事軸承生產及銷售經驗，從而與國內外多數風電企業(yè)有良好的合作關系，因此，本項目產品具有良好的市場發(fā)展前景。二、開發(fā)內容和目標1項目主要內容、目標及關鍵技術（1）研究內容中碳鋼冷輾軸承套圈進行滲碳熱處理工藝研究，以及中碳鋼材料和滲碳熱處理工藝在風電增速箱軸承上的運用研究；進一步分析滾子軸承擋邊與滾子端面的接觸模式與載荷分布，優(yōu)化軸承結構設計；2兆瓦及以上風電增速箱軸承模擬試驗設備研發(fā)，進行模擬加載試驗；集成摩擦學技術和數值分析技術對增速箱主軸承承受的彎

10、曲載荷及傾覆力矩等復雜載荷進行分析，從而給出滾動體間的載荷分布和各滾動體的接觸應力等有關的摩擦學特性以及軸系的變形狀況。（2）關鍵技術軸承套圈滾道和圓柱滾子外圓母線、擋邊與滾道角度等結構創(chuàng)新設計。軸承套圈滾道母線和圓柱滾子外圓母線設計為帶微量凸度，改善軸承工作狀態(tài)時的載荷分布，擋邊與滾道設計角度為90.4°91°，減少滾子端面與擋邊面的接觸面積，降低了摩擦系數。；特殊車加工夾具的選擇，利用套圈內孔或外圓定位、端面夾緊進行車加工定位，提高車了加工形位精度、降低了車加工裝夾、車削形成的組織應力，從而減小軸承套圈在淬火時變形量； 軸承零件采用表面磷化處理技術，在軸承零件表面形成致

11、密均勻的磷化膜，抗腐蝕性能好，抗磨損性強。2技術創(chuàng)新之處(1) 產品設計創(chuàng)新：軸承內、外套圈滾道及滾子外圓都設計帶有凸度，改善載荷分布。滾道與擋邊夾角設計為90.4°91°，有效降低軸承摩擦發(fā)熱。(2) 工藝創(chuàng)新：在常規(guī)軸承加工工藝基礎上，增加鍛件正火、粗車后去應力退火、粗磨后去應力回火工藝，并采用貝氏體等溫淬火工藝替代常規(guī)的馬氏體淬火工藝，產品的沖擊韌性、斷裂韌性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性得到大幅度提高。3主要技術指標或經濟指標（1）主要技術指標：在軸承結構、軸承模擬試驗設備等方面申請發(fā)明專利2項、實用新型專利2項；形成1個新產品，1套新工藝和1套新裝置，制定2個技術標準，并實

12、現產業(yè)化生產；主要達到的技術要求序號項目技術指標1額定動載（Cr）1290KN2額定靜載（Cor）3080KN3極限轉速360r/min4適應環(huán)境溫度-40+505額定壽命20年6其他性能符合GB/T307.1-2005滾動軸承向心軸承公差標準（2）主要經濟指標 執(zhí)行期內，預計完成累計生產風電增速箱主軸軸承1000套，完成累計銷售收入2億元，增加凈利潤1600萬元，實現累計繳稅900萬元，出口創(chuàng)匯400萬美元。三、開發(fā)試驗方法及技術路線（工藝路線）1、研究試驗方法（1）目前，軸承套圈常用材料大多為高碳鉻軸承鋼，其含碳量較高，即使經過退火處理，冷變形抗力仍較高，影響冷輾性能和模具的使用壽命。本公

13、司將采用中碳鋼替代目前使用的高碳鉻軸承鋼軸承套圈，并應用洛陽軸研科技股份有限公司獨占許可的發(fā)明專利“中碳鋼冷輾軸承套圈滲碳工藝”對中碳鋼冷輾軸承套圈進行滲碳熱處理工藝，利用冷變形提高滲速或降低滲碳或碳氮共滲溫度，進一步提高軸承在污染環(huán)境中的疲勞裂紋擴展抗力，降低裂紋擴展速率，提高使用壽命和運轉可靠性；（2）分析滾子軸承擋邊與滾子端面的接觸模式與載荷分布，優(yōu)化軸承結構設計，解決滾子軸承運轉時滾子端面和軸承擋邊摩擦發(fā)熱形成燒傷的現象；（3）研發(fā)2MW及以上風電增速箱主軸承模擬試驗設備，制定2MW及以上風電增速箱主軸承模擬試驗的規(guī)程，通過模擬軸承在風機上的安裝和工況一比一加載試驗，檢測產品的最大摩擦

14、力矩等多項性能，并在此基礎上對2MW及以上風電增速箱和配套軸承作為一個整體系統(tǒng)分析其動態(tài)狀況下多個軸承之間的相互作用及非線性剛性、軸承內部滾動體之間的載荷分配等理論基礎作深入研究，推演出更精確的風電增速箱主軸承疲勞壽命理論計算公式，使高可靠性風電軸承的選取成為可能；（4）集成摩擦學技術和數值分析技術對增速箱主軸承承受的彎曲載荷及傾覆力矩等復雜載荷進行分析，從而給出滾動體間的載荷分布和各滾動體的接觸應力等有關的摩擦學特性以及軸系的變形狀況，為制定風電增速箱主軸承標準提供理論依據。2、技術路線軸承主要包括四部分：外圈、內圈、滾動體和保持架。由于對滾動體與內外圈的要求比較高，需具有較高的硬度和接觸疲

15、勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。故需要對內、外圈，滾動體和保持架的組成材料進行選擇，需要優(yōu)化軸承的結構設計及各部分的組合設計。具體工藝流程如下：內圈彈簧圈滾子外圈退磁退磁清洗清洗清洗清洗終檢終檢分選分選退磁清洗外觀檢查合套加油加彈簧圈檢查游隙成檢包裝入庫涂油包裝入庫四、現有開發(fā)條件和工作基礎1承擔單位開展本項目的優(yōu)勢（人才、設施條件）江蘇迪邦三星軸承有限公司創(chuàng)建于1992年，注冊資金2000萬元，是專業(yè)生產冶金軋機軸承、發(fā)動機配用軸承、減、變速機軸承、紡織和礦山機械軸承等產品的骨干企業(yè)。公司共有員工786名，其中，大專以上科技人員257名，占員工總數的32.7%；研發(fā)人員94名，占員工總數的1

16、1.9%。本公司技術力量雄厚、工藝裝備先進、生產設備及檢測手段齊全、質量體系完善、產品質量穩(wěn)定可靠，現已通過了ISO9001：2009質量管理體系、ISO14001：2004環(huán)境管理體系的認證及ISO/TS 16949：2009的審核注冊。軋機軸承FC系列產品在2002年被國家經貿委認定為“國家重點新產品”。2007年“三鑫”商標被江蘇省工商行政管理局認定為“江蘇省著名商標”。2010年1月被國家工商局認定為“中國馳名商標”。截止2009年年末總資產達到34843萬元，銷售收入7752萬元，上年交稅總額466萬元，銀行信用等級AAA級。本公司具有完善的生產和銷售體系，年生產能力可達1000萬套

17、，其中65%以上的產品出口至美國、日本、韓國、歐洲和俄羅斯等20多個國家和地區(qū)。公司注重人才培養(yǎng)和產品開發(fā)。為使項目產品得以順利開發(fā)，公司專門成立了一支專業(yè)的攻關研發(fā)小組，其中大專及以上學歷11人，高工2人，并與河南科技大學和洛陽軸研科技股份有限公司的博士群及權威技術人員建立了專門項目的密切合作，為項目的技術攻關提供了高專業(yè)的研究開發(fā)隊伍。核心技術已獲得2項發(fā)明專利和6項實用新型專利。同時江蘇迪邦三星軸承有限公司有著多年的風電增速箱軸承的生產開發(fā)經驗，更有一支專業(yè)化的營銷團隊，高度重視產品的學術推廣與品牌塑造，建立了廣泛的雙贏合作關系，這也為項目的成功實施提供了保證。2已有的工作基礎，如預試及

18、小試成果等本公司通過對產品結構設計和加工工藝、加工方法創(chuàng)新改進，成功開發(fā)了2MW及以上風電增速箱主軸承。其中：內、外套圈滾道及滾子外圓帶有凸度的設計、鍛件正火、貝氏體等溫淬火、去應力退火等系列冷熱加工工藝等方面具有重大創(chuàng)新。核心技術擁有2項發(fā)明專利，6項實用新型專利。已克服的關鍵技術有：(1) 增加軸承套圈鍛件正火工序，細化金屬組織晶粒，消除在鍛造后的組織缺陷，改善其的機械性能（強度、韌性和塑性）；(2) 采用貝氏體等溫淬火工藝替代常規(guī)的馬氏體淬火工藝，貝氏體組織的突出特點是沖擊韌性、斷裂韌性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性好，表面形成高達-400-500MPa殘余壓應力，極大地減小了淬火裂紋傾向；在磨加

19、工時表面壓應力抵消了部分磨削應力，使整體應力水平下降，大大減少了磨削裂紋。因此適用于裝配過盈量大、工況條件差、承受大沖擊負荷、潤滑條件不良的軸承；(3) 增加軸承套圈粗磨后去應力退火工藝，消除粗磨時形成的組織應力，穩(wěn)定組織，減小精磨時磨削裂紋傾向，并得到更高的磨加工精度。本項目現已完成對2MW及以上風電增速箱主軸承樣品的試制，通過國家軸承質量監(jiān)督檢驗中心檢測，性能符合GB/T307.1-2005滾動軸承 向心軸承 公差技術要求，經德國Interprecise Donath Gmbh和奧地利Handels Gmbh Steyr Trade Group Ltd等單位使用，反映良好，符合風力發(fā)電機組

20、增速箱配套技術要求。五、計劃進度（包括總的研究期限、年度計劃進度）工作進度（按半年度分）主要工作內容2009-01-01至2009-09-30產品技術的改進及工藝條件的優(yōu)化選擇2009-10-01至2010-09-30根據市場調研及客戶的反饋信息，對產品進行相應的改進并形成完整的系列化產品2010-10-01至2011-4-30實現產品的小批量生產2011-05-01至2011-12-31實現產品產業(yè)化生產，大規(guī)模推廣應用，申請項目鑒定、驗收六、經費預算項目預計總經費 918 萬元。項目經費支出預算表單位：萬元經費支出預算科 目預算數年份年份年份200920102011一、直接從事研發(fā)活動的本

21、企業(yè)在職人員人工費用18012080二、研發(fā)活動直接投入的費用20016060三、折舊費用與長期待攤費用252018四、設計費用五、裝備調試費六、專門用于研發(fā)活動的無形資產攤銷費七、勘探、開發(fā)技術的現場試驗費八、研發(fā)成果的論證、鑒定、評審、驗收費九、與研發(fā)活動直接相關的其他費用5455合計410345163總計918七、主要（大中型）儀器設備清單名稱單價數量總價折舊方法折舊年限大型加工中心1001100直線法10大型立磨機3501350直線法10大型數控外圓磨床90190直線法10八、技術研究開發(fā)機構名稱及運行情況報告技術研究開發(fā)機構名稱：常州市大中型精密圓柱滾子軸承工程技術研究中心公司擁有自

22、我開發(fā)能力較強的設計開發(fā)部門，獲常州市經貿局認定“市級企業(yè)技術中心”。并建立了一套完整的從產品開發(fā)計劃到績效管理考核等研發(fā)管理體系，確保和規(guī)范企業(yè)的研發(fā)活動的持續(xù)有效開展?，F與河南科技大學、洛陽軸承研究所有限公司等簽署合作協議，共同組建“常州市大中型精密圓柱滾子軸承工程技術研究中心”，已經科技局認定。多年來，公司堅持科學發(fā)展，不斷進行技術改造，購置先進的生產和檢測設備，擴大生產規(guī)模及產品類型，提高產品質量水平。公司現擁有生產設備321臺套，各類檢測儀器402臺套。主要生產設備有：數控車床、數控磨床、數控銑床，超精機、退火爐、淬火爐、沖床、鉆床、軸承清洗機等。主要的檢測設備有：紅外碳硫分析儀、分光光度計、軸承振動測量儀、鋼球振動測量儀、金相顯微鏡、圓度波紋度儀、磁粉探傷機、坐標測量機、直讀光譜儀、粗糙度輪廓儀、軸承疲勞壽命試驗機、硬度計、投影萬能測長儀、投影一米測長機等。擬建的工程技術研究中心在原企