直面大型风电轴承.pdfVIP

直面大型风电轴承 随着对风机发电能力要求的不断提高，风机设计也越来越向大型化发展。因此，对风电轴承也提出了更高 的要求。大型风电轴承不仅要求高刚性和可靠性，还必须轻便，便于安装。面对大型风机提出的越来越多 的要求，业内专家以及轴承专业生产商给出了各自的解决方案。 抗疲劳制造是风电轴承长寿命和高可靠性的保证 风电机组在野外80m 以上的高空中运行，风电轴承工况恶劣，温度、湿度和载荷变化大，要承受冲击载荷 和倾覆力矩，还要经受风沙的侵袭。由于风场一般都在偏远地区，风机的运输和吊装都十分困难，一旦发 生早期故障，维修费用十分昂贵。 疲劳破坏是滚动轴承典型的失效形式。对于要求20 年使用寿命和高可靠性的风电轴承来说，必须应用抗疲 劳制造技术进行生产，使其具备很高的疲劳寿命。 风电机组制造企业在选择风电轴承供货厂家时，不仅要按常规考察供货厂家的经济规模、管理水平、 质量保证能力和产品性价比，更要考察其在风电轴承生产中抗疲劳制造技术研究和应用的情况。要知道， 不同厂家生产的同一型号的风电轴承，从外表上看几乎一模一样，但内在质量、寿命和可靠性有时却相差 甚远。 风电轴承的抗疲劳制造技术涉及面很广，在这里，向有志于在风电轴承生产领域可持续发展的轴承制造企 业，和希望能选择可信赖的风电轴承供货厂家的风电机组制造企业，提示风电轴承抗疲劳制造需要特别关 注的一些问题。 1.材料 应从兴澄特钢、宝钢特钢和东北特钢等具备先进工艺装备的钢厂，采购应用真空脱气和电渣重溶等方法冶 炼，大轧制比连轧的高纯净度轴承钢制造轴承。要严格进行钢材的进厂检验，控制钢材的氧含量，检验非 金属夹杂物和碳化物的大小、形状及分布是否达到优质轴承钢标准的要求。 2.成形 严格按工艺规范，控制加热温度、始锻温度和终锻温度，防止过热和过烧。压力机或锤锻制坯后，辗扩成 形，使金属流线垂直于受力方向。锻件快速冷却，防止产生网状碳化物。锻后严格按工艺规范正火、调质 或球化退火。锻件均为外购或外协加工，应采取有力措施，监督并控制工艺规范的执行和产品质量的达标。 3.热处理 必须利用计算机程序控制，在可控气氛中加热，对加热温度、加热速度和加热周期进行优化，并选用在适 当的冷却介质的热处理设备中进行，确保获得高强度的金属基体和良好的金相组织。对于偏航变桨轴承的 表面感应淬火，必须对感应加热器的形状与被加热面的距离、相对运动的速度、冷却液的成分和冷却液流 量等工艺参数经过反复试验进行优化，确保套圈滚道和齿轮齿面齿根的表面淬火硬度及有效硬化层深度达 到标准要求，控制软带宽度，防止变形和裂纹。此外，还要有可靠的检测表面硬度、有效硬化层深度和裂 纹无损探伤的手段。 4.切削加工 用数控车床进行车加工，精确控制磨加工留量。用数控磨床进行磨加工，确保获得良好的尺寸精度、几何 精度和表面粗糙度。双滚道调心滚子轴承和圆锥滚子轴承要保证两个滚道的形状和位置的一致性，要优化 调心滚子轴承的内圈、外圈和滚子的吻合率、粗糙度及硬度的匹配关系，以提高轴承的疲劳寿命。对圆锥 和圆柱滚子工作表面进行凸度修形以降低应力集中，要优化圆锥滚子球基面和内圈挡边的接触位置和形状， 使接触面易于形成润滑油膜，降低滑动摩擦。 5.表面改性处理 为减轻打滑对轴承造成的损伤，对增速器轴承要采用离子注入等方法进行表面改性处理。 大型风电主轴轴承的选择 如何在提高风力发电机功率的同时，减轻其重量，降低整个风力发电机的制造成本，已经成为各主机厂商 和包括轴承在内的零部件厂商面临的日益紧迫的问题。 传统的风力发电机的传动链通常由主轴、齿轮箱(增速箱)和发电机组成。在主轴上，采取双轴承的配置是 比较常用的一种轴承配置形式，采用的轴承类型根据设计要求的不同而有所不同，但较为常见的轴承配置 为球面滚子轴承或者圆锥滚子搭配圆柱滚子轴承的配置。 这种轴承配置的优势在于主轴轴承承受了大部分的风力载荷，除了扭矩外，基本上没有其他的载荷会传递 到齿轮箱中，这样给齿轮箱的设计带来了极大的便利，也极大的保护了齿轮箱输入轴轴承。但这种配置也 有其自身的一些缺点，比如传动链较长，除了主轴的长度以外，还要考虑主轴与齿轮箱连接的联轴器的长 度。在大功率的风力发电机中，更长的传动链意味着更大的体积以及更高的制造成本。 随着风力发电机的发展，大功率的风力发电机成为市场发展的趋势，较高的功率密度也成为各主机制造商 争相追赶的目标。这就给轴承的设计带来了极大的挑战。 在大功率的风力发电机里，要保证其有足够的载荷能力承受较大的风力载荷，主轴，包括轴承