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技能剖析：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承處理方案
來(lái)源:海力軸承網(wǎng) 時(shí)間:2014-05-28
作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的首要零部件；軸承的選用一向是主機(jī)出產(chǎn)廠商最關(guān)懷的難題；不論是軸承本身的描繪；仍是軸承裝備的挑選；都決議著風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功用及運(yùn)用壽命.
因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況雜亂；主機(jī)修理本錢(qián)較高；確保其運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性；即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)用壽命；一向都是困惑主機(jī)制作商的重要難題.其間軸承的運(yùn)用對(duì)主機(jī)功率的影響極為重要.因而；依據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的雜亂性；SKF專(zhuān)門(mén)為其并開(kāi)發(fā)了一種特別的軸承；即“Nautilus”軸承 一種具有特別的大觸摸角的雙列圓錐滾子軸承（圖1）.
圖1 SKF公司研制的Nautilus軸承
風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)軸承裝備
傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承裝備為雙軸承支撐.依據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的作業(yè)原理；傳動(dòng)鏈一般選用如下描繪：主軸、齒輪箱(增速箱)和發(fā)電機(jī).在主軸上；采納雙軸承的裝備是比擬傳統(tǒng)且比擬常用的方式；選用的軸承類(lèi)型依據(jù)描繪需要的不一樣而有所不一樣；但一般較為傳統(tǒng)的軸承裝備為球面滾子軸承裝備或圓錐滾子軸承裝備.
雙軸承裝備的優(yōu)點(diǎn)在于主軸軸承接受了大多數(shù)雜亂的風(fēng)力載荷；除扭矩外；基本上沒(méi)有其他載荷會(huì)傳遞到傳動(dòng)鏈的齒輪箱里；給齒輪箱的描繪帶來(lái)了極大便當(dāng).但這種裝備也有其本身的缺陷；比方傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)；除主軸長(zhǎng)度外；還要思考主軸與齒輪箱銜接的聯(lián)軸器的長(zhǎng)度.因而；在小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中；這種裝備比擬常見(jiàn).在大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中；過(guò)長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈則意味著更大的體積以及更高的制作本錢(qián).
現(xiàn)最新的主軸軸承裝備處理方案為單軸承支撐.跟著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的開(kāi)展；大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)成為商場(chǎng)開(kāi)展的趨勢(shì)；較高的能量密度也成為各主機(jī)制作商爭(zhēng)相追逐的方針；給軸承描繪帶來(lái)了極大應(yīng)戰(zhàn).
在大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)里；要確保有滿(mǎn)意的載荷才干接受較大的風(fēng)力載荷.因而；主軸；包含軸承的尺度勢(shì)必要增大；而這必定會(huì)形成主機(jī)全體分量的添加；隨之而來(lái)的則是主機(jī)關(guān)聯(lián)部件；包含塔架等零部件制作本錢(qián)的添加.那么能否有能夠在進(jìn)步風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的一起還能減輕分量并下降整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作本錢(qián)呢？這成為主機(jī)廠商和零部件廠商所面對(duì)的日益急迫的難題；因?yàn)楸惧X(qián)的下降；意味著產(chǎn)物競(jìng)賽才干的進(jìn)步.依據(jù)以上種種意圖；SKF專(zhuān)門(mén)為大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)開(kāi)發(fā)了大觸摸角的圓錐滾子軸承（圖2）.
Nautilus軸承的杰出特性
該軸承為背對(duì)背裝備的圓錐滾子軸承；具有較大的觸摸角(45).其不只讓單軸承的主軸裝備成為可能；一起大大縮短了傳統(tǒng)描繪中的傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度；使緊湊型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)描繪成為可能.當(dāng)然；特別的描繪一樣確保了軸承或許說(shuō)傳動(dòng)體系的一切功用.
1。較大的觸摸角
傳統(tǒng)的配對(duì)(或許雙列)圓錐滾子軸承；觸摸角一般只要20左右；在確保其較大的徑向承載才干以外；軸承的軸向承載才干以及接受傾覆力矩的才干都有必定的約束.因而；在一根主軸上要確保描繪能夠滿(mǎn)意運(yùn)用的需要；有必要要有別的一個(gè)軸承作為第二個(gè)支點(diǎn)接受別的的徑向力；并且兩個(gè)軸承的裝備；才干滿(mǎn)意整個(gè)軸在遭到傾覆力矩時(shí)；不會(huì)發(fā)作變形.
而Nautilus軸承打破了傳統(tǒng)觸摸角的描繪；將每個(gè)單列軸承的觸摸角擴(kuò)大到45.與傳統(tǒng)的雙軸承裝備相比擬；Nautilus軸承兩個(gè)單列軸承觸摸點(diǎn)的連線間的間隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般圓錐滾子軸承；這兩個(gè)觸摸點(diǎn)連線的交點(diǎn)能夠作為整個(gè)軸系中的兩個(gè)焦點(diǎn)；成為支撐軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的效果點(diǎn).
2。分段式的工程塑料堅(jiān)持架
除較大的觸摸角外；該軸承另一個(gè)明顯的特征就是選用了分段式工程塑料堅(jiān)持架.關(guān)于軸承的內(nèi)部部件來(lái)說(shuō)；翻滾體是重要的承載部件；而堅(jiān)持架除堅(jiān)持翻滾的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況外；還有分隔翻滾體防止其相互間發(fā)作沖突的功用.堅(jiān)持架不是一個(gè)受力元件；不能接受任何方式的外力.因而；其往往選用較輕的資料來(lái)出產(chǎn)；一起；堅(jiān)持架資料要滿(mǎn)意另一個(gè)需要；即滿(mǎn)意的強(qiáng)度.因?yàn)閳?jiān)持架在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)所需要的動(dòng)力是由翻滾體所供給的；因而；堅(jiān)持架的資料需要必定的強(qiáng)度來(lái)確保其正常的運(yùn)轉(zhuǎn).
關(guān)于SKF Nautilus軸承來(lái)說(shuō)；為了確保觸摸角連線足以接受體系中的受力；軸承的尺度往往都很大；當(dāng)前商場(chǎng)上運(yùn)用較多的是直徑為2~2。5 m的軸承產(chǎn)物.因而；下降軸承本身分量成為其描繪中亟待打破的技能難題.作為承載部件的內(nèi)外圈和翻滾體；為要確保軸承的承載才干；在選材上不能有一點(diǎn)點(diǎn)大意.SKF Nautilus軸承選用的工程塑料；不只能確保滿(mǎn)意的強(qiáng)度；并且分量較輕；確保了軸承的旋轉(zhuǎn)功用；一起下降了軸承內(nèi)部的沖突.
分段式描繪是SKF Nautilus軸承另一大特征（圖3）.在該軸承中四五個(gè)翻滾體共用一個(gè)堅(jiān)持架組件；而各堅(jiān)持架組件之間沒(méi)有任何其他連接.如果在該軸承中運(yùn)用傳統(tǒng)的一體式堅(jiān)持架；因?yàn)槌叨冗^(guò)大；堅(jiān)持架本身的分量就會(huì)使其發(fā)作變形；在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中；這種變形會(huì)招致翻滾體與堅(jiān)持架的額定觸摸；發(fā)作額定沖突.這不只會(huì)添加軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度；并且沖突對(duì)堅(jiān)持架和翻滾體資料的磨損也會(huì)招致堅(jiān)持架乃至翻滾體的變形；結(jié)尾影響軸承的承載才干乃至運(yùn)用壽命.
分段式堅(jiān)持架；每個(gè)組件的個(gè)別都很.詞購(gòu)芏嘧榧旁諞黃穡灰膊換岵湫.一起；因?yàn)槊總�(gè)組件只要四到五個(gè)翻滾體；因而；堅(jiān)持架所發(fā)作的沖突也會(huì)被下降到最小規(guī)模內(nèi).
3。運(yùn)用特征
Nautilus軸承現(xiàn)已被廣泛運(yùn)用在大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)中；替代了雙軸承描繪；縮短了傳動(dòng)鏈的尺度.那么這種運(yùn)用究竟能帶來(lái)啥優(yōu)點(diǎn)；在運(yùn)用中又會(huì)發(fā)作哪些難題呢？
傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸的描繪；其軸承的受力分工一般是固定端的軸承接受一切的軸向載荷和有些徑向載荷；而另一個(gè)軸承作為起浮端接受有些的徑向載荷.風(fēng)場(chǎng)風(fēng)力載荷的巨細(xì)決議了所需軸承的尺度；而軸承尺度則決議了兩軸承間的間隔；也決議了整個(gè)傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度.
單軸承（Nautilus）描繪是在確保一樣軸接受力條件下；由一個(gè)軸承接受一切的軸向和徑向載荷；縮小了整個(gè)傳動(dòng)鏈的尺度.單軸承描繪中除需思考內(nèi)部預(yù)緊力外；關(guān)于軸承的運(yùn)用來(lái)講；與雙軸承沒(méi)有任何差異.并且單軸承特別的堅(jiān)持架描繪；使其在脂光滑和油光滑條件下都具有十分好的運(yùn)轉(zhuǎn)功用.
在主軸上只要一個(gè)軸承；卻要完成兩個(gè)軸承的效果；那么；這個(gè)軸承的剛度就成為在軸承描繪中有必要思考的要害要素.Nautilus軸承的內(nèi)圈為兩個(gè)別離的部件；經(jīng)過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)用的校核；在出產(chǎn)中將軸承的內(nèi)部游隙描繪到抱負(fù)規(guī)模；在軸承裝置后；就能到達(dá)最優(yōu)化的預(yù)緊力；簡(jiǎn)化軸承的裝置進(jìn)程；一起滿(mǎn)意軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需要.
圓錐滾子軸承的描繪
在早期的商場(chǎng)上；為了滿(mǎn)意單軸承的描繪需要；一般選用的軸承為三列圓柱滾子軸承.該軸承的描繪類(lèi)似于反轉(zhuǎn)支承；一列翻滾體(類(lèi)似于圓柱滾子軸承)接受一切的徑向力；別的兩列翻滾體(類(lèi)似于滾子推力軸承)接受體系中的雙向軸向力.該軸承好像能夠滿(mǎn)意單軸承裝備的一些功用；但經(jīng)過(guò)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的剖析發(fā)現(xiàn)作為推力軸承功用的兩列翻滾體在軸承做整圈旋轉(zhuǎn)時(shí)；翻滾體的兩個(gè)端面不能到達(dá)一樣的線速度；這就意味著在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中存在很多的滑動(dòng)沖突.而作為翻滾軸承；滑動(dòng)沖突是要竭力防止的；因?yàn)樗恢粫?huì)帶來(lái)更多的軸承發(fā)熱；一起滑動(dòng)沖突的光滑在軸承光滑中也是十分扎手的一個(gè)難題.因?yàn)槊枥L上的一些難題；該軸承如今已不能滿(mǎn)意日益走向大功率化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的需要.
不一樣描繪堅(jiān)持架的比擬
除SKF Nautilus軸承的堅(jiān)持架描繪外；商場(chǎng)上還有幾種不一樣的堅(jiān)持架描繪.現(xiàn)別離比擬一下幾種堅(jiān)持架的優(yōu)缺陷.
圖4為金屬一體的穿銷(xiāo)式堅(jiān)持架.望文生義；該軸承的翻滾體為通孔式描繪；在翻滾體中心有一根銷(xiāo)子別離銜接在堅(jiān)持架側(cè)圈的兩頭.在描繪上；這種軸承的翻滾體尺度要比一樣尺度的其他軸承大得多；因?yàn)椴恢灰獫M(mǎn)意滿(mǎn)意的承載才干；還要在翻滾體內(nèi)部開(kāi)一個(gè)通孔以便穿銷(xiāo)式堅(jiān)持架的裝置.別的；滑動(dòng)部件的光滑是一個(gè)很重要的難題；這在上文中現(xiàn)已提及.該軸承翻滾體內(nèi)孔與堅(jiān)持架穿銷(xiāo)之間全部都是滑動(dòng)沖突；不只光滑難題欠好處理；它所帶來(lái)的軸承發(fā)熱也是有必要要重視的難題.
另一種典型描繪是沒(méi)有堅(jiān)持架的滿(mǎn)滾子軸承描繪.當(dāng)然；從主軸軸承較低的轉(zhuǎn)速來(lái)看；滿(mǎn)滾子軸承所帶來(lái)的旋轉(zhuǎn)才干的下降不足以成為該軸承運(yùn)用的阻止.可是；翻滾體之間的沖突則是一個(gè)不行無(wú)視的要害.
軸承中之所以要描繪堅(jiān)持架；一個(gè)重要的功用就是將相鄰的兩個(gè)翻滾體分隔；在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止軸承翻滾體內(nèi)部的沖突；下降沖突及噪聲.因而；滿(mǎn)滾子軸承盡管具有很高的承載才干；可是在主軸軸承上；因?yàn)榉瓭L體內(nèi)部的沖突其依然不是抱負(fù)的挑選.
別的；上文中提及的另一種堅(jiān)持架描繪；即與傳統(tǒng)軸承相似的一體式堅(jiān)持架.在SKF Nautilus軸承中沒(méi)有挑選一體式堅(jiān)持架；首要是因?yàn)槠涑叨冗^(guò)大；本身分量會(huì)引起堅(jiān)持架的變形；帶來(lái)更多的翻滾體與堅(jiān)持架之間的沖突.此外；作為發(fā)作動(dòng)力的設(shè)備；風(fēng)力發(fā)電機(jī)描繪中的一個(gè)重要難題就是進(jìn)步能量密度；最大化的下降其零部件的能量丟失.從此視點(diǎn)動(dòng)身；一體式堅(jiān)持架也有著局限性.
風(fēng)力發(fā)電機(jī)；因其特別的運(yùn)用工況；對(duì)零部件的挑選至關(guān)重要.據(jù)研究報(bào)告顯現(xiàn)；到2012年；風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量將由2007年的90000 MW上升至290000MW.風(fēng)力發(fā)電機(jī)制作商及運(yùn)營(yíng)商；都越來(lái)越傾向于高可靠性的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)；以到達(dá)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的平衡.
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