DQZHAN技術(shù)訊：漲知識(shí)丨一文讀懂風(fēng)電軸承！
軸承屬于風(fēng)電機(jī)組的核心零部件。風(fēng)電軸承的范圍涉及從葉片、主軸和偏航所用的軸承、到齒輪箱和發(fā)電機(jī)中所用的高速軸承。下面就隨小編一起了解風(fēng)電軸承的那些事吧！
風(fēng)電軸承的主要特點(diǎn)
1、使用環(huán)境惡劣；
2、高維修成本；
3、要求高壽命；
風(fēng)電軸承的分類(lèi)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)用軸承主要包括：偏航軸承、變槳軸承、主軸軸承、變速箱軸承、發(fā)電機(jī)軸承。即：變槳軸承、偏航軸承、傳動(dòng)系統(tǒng)軸承(主軸和變速箱軸承)。
發(fā)電機(jī)軸承
軸承類(lèi)型：深溝球軸承、角接觸軸承等。
工況特點(diǎn)：高轉(zhuǎn)速（1000-1500rpm）、高溫（90-120℃）重載。
對(duì)潤(rùn)滑脂的要求：優(yōu)異的剪切安定性、良好的氧化安定性、良好的抗魔性能、優(yōu)異的低溫啟動(dòng)性能等。
主軸軸承
軸承類(lèi)型：圓錐滾子軸承、球面軸承等。
工況特點(diǎn)：低轉(zhuǎn)速（＜25rpm）、寬溫、重載且變化大、振動(dòng)、高濕度。
對(duì)潤(rùn)滑脂的要求：優(yōu)異的抗磨性能、良好的氧化安定性、優(yōu)異的低溫啟動(dòng)性能、良好的抗水淋性等。
變槳/偏航軸承
軸承類(lèi)型：四點(diǎn)接觸球軸承等。
工況特點(diǎn)：停多于轉(zhuǎn)、寬溫、重載、振動(dòng)、高濕度。
對(duì)潤(rùn)滑脂的要求：優(yōu)異的防腐和抗微動(dòng)磨損性能、優(yōu)異的低溫啟動(dòng)性能、良好的抗水淋性、良好的氧化安定性等。
每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備用偏航軸承（回轉(zhuǎn)支承）1套，變槳軸承（回轉(zhuǎn)支承）3套(部分兆瓦級(jí)以下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為不可調(diào)槳葉，可不用變槳軸承)，發(fā)電機(jī)軸承（深溝球軸承、圓柱滾子軸承）3套主軸軸承（調(diào)心滾子軸承）2套，共計(jì)9套。
此外還有變速箱軸承，而變速箱有三種結(jié)構(gòu)形式，**種形式需裝用軸承15套，**種形式需裝用軸承18套，第三種形式需裝用軸承23套。這樣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸承數(shù)量平均值為27套。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)用軸承的結(jié)構(gòu)形式主要有四點(diǎn)接觸球軸承、交叉滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承等。偏航軸承安裝在塔架與座艙的連接部，變槳軸承安裝在每個(gè)葉片的根部與輪轂連接部位。
一些廠商生產(chǎn)的部分風(fēng)電軸承品種
風(fēng)電軸承的生產(chǎn)工藝要求
1、要控制好鍛造溫度，不要晶粒粗大；
2、要控制好調(diào)制質(zhì)工藝，保證其心部的調(diào)質(zhì)組織，從而保證其力學(xué)性能；
3、表面的中頻淬火硬化層深度的控制；
4、避免表面產(chǎn)生微細(xì)裂紋。
風(fēng)電軸承的潤(rùn)滑分析
風(fēng)電齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)速一般在10-20轉(zhuǎn)/分鐘，由于轉(zhuǎn)速比較低，導(dǎo)致輸入軸軸承（也就是行星架支撐軸承）的油膜較難形成。
油膜的作用是在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分開(kāi)兩個(gè)金屬接觸面，避免金屬與金屬直接發(fā)生接觸。
我們可以引入一個(gè)參數(shù)λ來(lái)表征軸承的潤(rùn)滑效果。
(λ定義為油膜厚度與兩接觸表面粗糙度之和的比值)
如果λ>1，說(shuō)明油膜的厚度足夠分開(kāi)兩個(gè)金屬表面，潤(rùn)滑效果良好；
而如果λ<1，則說(shuō)明油膜的厚度不足以完全分開(kāi)兩個(gè)金屬表面，潤(rùn)滑效果不理想。
在潤(rùn)滑不佳的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承有可能會(huì)發(fā)生損傷。由于風(fēng)電齒輪箱一般都采用ISOVG320粘度的循環(huán)潤(rùn)滑油，因此如果發(fā)現(xiàn)λ小于1，我們一般只能通過(guò)降低軸承滾道及滾子的粗糙度來(lái)改善潤(rùn)滑效果。
另外，在齒輪箱設(shè)計(jì)時(shí)，行星架支撐軸承要盡量避免一端軸承的尺寸太小，在實(shí)際的應(yīng)用分析中我們發(fā)現(xiàn)即使壽命滿足條件，這種設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致小軸承的線速度非常低，油膜更加無(wú)法形成。
風(fēng)電軸承的承載區(qū)分析
在運(yùn)轉(zhuǎn)軸承的滾子中一般只有一部分同時(shí)承受載荷，而這部分滾子所在的區(qū)域我們稱之為軸承的承載區(qū)。
軸承承受的載荷大小，運(yùn)行游隙的大小都會(huì)對(duì)承載區(qū)產(chǎn)生影響。如果承載區(qū)范圍太小，滾子在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)中則容易發(fā)生打滑現(xiàn)象。
對(duì)于風(fēng)電齒輪箱而言，如果主軸的設(shè)計(jì)采用雙軸承支撐的方案，那么理論上只有扭矩傳遞到齒輪箱。在這種情況下，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的受力分析，我們不難發(fā)現(xiàn)行星架支撐軸承承受的載荷是比較小的，因此軸承的承載區(qū)往往也比較小，滾子容易發(fā)生打滑。在風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)中行星架支撐軸承一般采用兩個(gè)單列圓錐軸承或者兩個(gè)滿滾子圓柱軸承的方案。
我們可以通過(guò)適當(dāng)預(yù)緊圓錐滾子軸承或者減小圓柱滾子軸承游隙的方法來(lái)提高承載區(qū)。圖二給出的是減少游隙前后承載區(qū)的比較。
風(fēng)電軸承的使用技術(shù)
設(shè)計(jì)與分析：仍以經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比設(shè)計(jì)為主，受力分析與載荷譜的研究幾近空白。其中的難點(diǎn)技術(shù)是針對(duì)主軸軸承的要求無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)13*104h以上，并具有95%以上的可靠度；針對(duì)齒輪箱軸承的高損壞率的高載荷容量設(shè)計(jì)等。
材料：不同部位的軸承采用不同的材料及熱處理，如提高偏航和變槳軸承用40CrMo鋼的低溫（環(huán)境溫度-40℃∽-30℃，軸承工作溫度在-20℃左右）沖擊功等力學(xué)性能的熱處理方法，表面感應(yīng)淬火的淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋的控制；增速器軸承用相當(dāng)于國(guó)外STF、HTF鋼的研制及控制其殘余奧氏體*佳含量的研究；主軸軸承在國(guó)產(chǎn)真空脫氣鋼質(zhì)量尚存在一定差距的情況下，采用電渣重熔滲碳鋼ZG20Cr2Ni4A制造等。
