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什么是风电轴承

文/ 发布于2021-07-07    浏览次数:440

风电轴承是一种特殊的轴承,使用环境恶劣,高维修成本,要求高寿命,风力发电机用轴承主要包括:偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、变速箱轴承、发电机轴承。即:变桨轴承、偏航轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。每台风力发电机设备用偏航轴承(回转支承)1套,变桨轴承(回转支承)3套(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶,可不用变桨轴承),发电机轴承(深沟球轴承、圆柱滚子轴承)3套主轴轴承(调心滚子轴承)2套,共计9套。此外还有变速箱轴承,而变速箱有三种结构形式,第一种形式需装用轴承15套,第二种形式需装用轴承18套,第三种形式需装用轴承23套。这样,风力发电机组轴承数量平均值为27套。风力发电机用轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部,变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。

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风电轴承分类

风电轴承风力发电机用轴承大致可以分为三类,即:偏航轴承、变桨轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部,变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶,可不用变桨轴承)。

1、风电轴承代号方法

风力发电机偏航、变桨轴承代号方法采用了JB/T10471—2004中转盘轴承的代号方法,但是在风力发电机偏航、变桨轴承中出现了双排四点接触球式转盘轴承,而此结构轴承的代号在JB/T10471—2004中没有规定,因此,在本标准中增加了双排四点接触球转盘轴承的代号。由于单排四点接触球转盘轴承的结构型式代号用01表示,而结构型式代号02表示的是双排异径球转盘轴承结构,因此规定03表示双排四点接触球转盘轴承结构。

2、风电轴承技术要求

2.1材料

本标准规定偏航、变桨轴承套圈的材料选用42CrMo,热处理采用整体调质处理,调质后硬度为229HB—269HB,滚道部分采用表面淬火,淬火硬度为55HRC-62HRC。由于风力发电机偏航、变桨轴承的受力情况复杂,而且轴承承受的冲击和振动比较大,因此,要求轴承既能承受冲击,又能承受较大载荷。风力发电机主机寿命要求20年,轴承安装的成本较大,因此要求偏航、变桨轴承寿命也要达到20年。这样轴承套圈基体硬度为229HB-269HB,能够承受冲击而不发生塑性变形,同时滚道部分表面淬火硬度达到55HRC-62HRC,可增加接触疲劳寿命,从而保证轴承长寿命的使用要求。

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2.2低温冲击功

本标准对偏航、变桨转盘轴承套圈低温冲击功要求:—20℃Akv不小于27J,冷态下的Akv值可与用户协商确定。风力发电机可能工作在极寒冷的地区,环境温度低至—40℃左右,轴承的工作温度在—20~C左右,轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷,因此,要求轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验,取轴承套圈上的一部分做成样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件,在—20~C环境下做冲击功试验。

2.3轴承齿圈

由于风力发电机轴承的传动精度不高,而且齿圈直径比较大,齿轮模数比较大,因此,一般要求齿轮的精度等级按GB/T10095.2---2001中的9级或者10级。但是由于工作状态下小齿轮和轴承齿圈之间有冲击,因此,轴承齿圈的齿面要淬火,小齿轮齿面硬度一般在60HRC,考虑到等寿命设计,大齿轮的齿面淬火硬度规定为不低于45HRC。

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2.4游隙

偏航、变桨轴承在游隙方面有特殊的要求。相对于偏航轴承,变桨轴承的冲击载荷比较大,风吹到叶片上震动也大,所以要求变桨轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值,这样在震动的情况下可减小轴承的微动磨损。偏航轴承要求为小游隙值,即0-501~m。另外,由于风力发电机偏航和变桨轴承的转动都由驱动电机驱动,轴承在负游隙或小游隙状态下应保证驱动电机能驱动,因此,轴承在装配后需要空载测量启动摩擦力矩,具体力矩数值根据主机驱动系统的不同也不尽相同。

2.5防腐处理

风力发电机设备在野外工作,而且偏航、变桨轴承的一部分是裸露在外面的,会受到大气污染,高湿度的环境也会腐蚀轴承基体,因此,裸露在外面的偏航和变桨轴承的部位要求进行表面防腐处理,一般采用镀锌处理。根据需要,在镀锌层外部进行刷漆保护处理。