风机轴承的技术

发布时间:2023-08-03 09:38:08      阅读次数:216
  1、偏航轴承总成
 
  偏航轴承总成是风机及时追踪风向变化的保证。风机开始偏转时,偏航加速度E将产生冲击力矩M=IE(I为机舱惯量)。偏航转速d越高,产生的加速度6也越大。由于I非常大,这样使本来就很大的冲击力成倍增加。另外,风机如果在运转过程中偏转,偏航齿轮上将承受相当大的陀螺力矩,容易造成偏航轴承的疲劳失效。
 
  根据风机轴承的受力特点,偏航轴承采用"零游隙"设计的四点接触球轴承,沟道进行特别设计及加工,可以承受大的轴向载荷和力矩载荷。偏航齿轮要选择合适的材料、模数、齿面轮廓和硬度,以保证和主动齿轮之间寿命的匹配。同时,要采取有针对性的热处理措施,提高齿面强度,使轴承具有良好的耐磨性和耐冲击性。
 
  风机暴露在野外,因此对该轴承的密封性能有着严格的要求,必须对轴承的密封型式进行优化设计,对INA轴承的密封性能进行模拟试验研究,保证轴承寿命和风机寿命相同。风机装在40m的高空,装拆费用昂贵,因此必须有非常高的可靠性,一般要求20年寿命,再加上该轴承结构复杂,因此在装机试验之前必须进行计算机模拟试验,以确保轴承设计参数无误。
 
  2、风叶主轴轴承
 
  风叶主轴由两个调心滚子轴承支承。由于风叶主轴承受的载荷非常大,而且轴很长,容易变形,因此,要求轴承必须有良好的调心性能。确定轴承内部结构参数和保持架的结构形式,使轴承具有良好的性能和长寿命。
 
  3、变速器轴承
 
  变速器中的轴承种类很多,主要是靠变速箱中的齿轮油润滑。润滑油中金属颗粒比较多,使轴承寿命大大缩短,因此需采用特殊的热处理工艺,使滚道表面存在压应力,降低滚道对颗粒杂质的敏感程度,提高轴承寿命。同时根据轴承的工况条件,对轴承结构进行再优化设计,改进轴承加工工艺方法,进一步提高轴承的性能指标。
 
  4、发电机轴承
 
  发电机轴承采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承。通过对这两种轴承的结构设计、加工工艺方法改进、生产过程清洁度控制及相关组件的优选来降低轴承振动的噪声,使轴承具有良好的低噪声性能。
 
  风电轴承的润滑
 
  风电齿轮箱输入轴的转速一般在10-20转/分钟,由于转速比较低,导致输入轴轴承也就是行星架支撑轴承的油膜形成往往比较难。油膜的作用是在轴承运转时分开两个金属接触面,避免金属与金属直接发生接触。我们可以引入一个参数λ来表征轴承的润滑效果。
 
  如果λ大于1,说明油膜的厚度足够分开两个金属表面,润滑效果良好;而如果λ小于1,则说明油膜的厚度不足以完全分开两个金属表面,润滑效果不理想。在润滑不良的情况下运转,轴承有可能会发生如图一所示的损伤。由于风电齿轮箱一般都采用ISOVG320粘度的循环润滑油,因此如果发现λ小于1,我们一般只能通过降低轴承滚道及滚子的粗糙度来改善润滑效果。
 
  风电轴承的承载区
 
  在运转轴承的滚子中一般只有一部分同时承受载荷,而这部分滚子所在的区域称之为轴承的承载区。轴承承受的载荷大小,运行游隙的大小都会对承载区产生影响。如果承载区范围太小,滚子在实际的运转中则容易发生打滑现象。
 
  对于风电齿轮箱而言,如果主轴的设计采用双轴承支撑的方案,那么理论上只有扭矩传递到齿轮箱。在这种情况下,经过简单的受力分析,就不难发现行星架支撑轴承承受的载荷是比较小的,因此轴承的承载区往往也比较小,滚子容易发生打滑。在风电齿轮箱设计中行星架支撑轴承一般采用两个单列圆锥轴承或者两个满滚子圆柱轴承的方案。
 
  可以通过适当预紧圆锥滚子轴承或者减小圆柱滚子轴承游隙的方法来提高承载区。
 
  风电轴承的制造材料
 
  不同部位的轴承采用不同的材料及热处理,如提高偏航和变桨轴承用40CrMo钢的低温(环境温度-40℃∽-30℃,轴承工作温度在-20℃左右)冲击功等力学性能的热处理方法,表面感应淬火的淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹的控制;增速器轴承用相当于国外STF、HTF钢的研制及控制其残余奥氏体zui佳含量的研究;主轴轴承在国产真空脱气钢质量尚存在一定差距的情况下,采用电渣重熔渗碳钢ZG20Cr2Ni4A制造等。
 
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