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浅述风电主齿轮箱传动形式和轴承布置

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-01-08  浏览次数:199

关于风电主齿轮箱轴承的主要类型,见下图:

行星架轴承大多都选择圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承这两种轴承类型。行星架选择圆柱滚子轴承(尤其是满装圆柱滚子轴承)的原因主要是成本和安装简易考虑。圆锥滚子轴承,在经过详细计算而控制的轴向游隙下,有引导精度较高,避免主轴冲击以及有利于行星齿轮啮合,能承受较高轴向力等优点;但是不可否认的是,圆锥轴承成本较高,安装控制相对较难。在此需要特别提到的是:行星架上圆锥滚子轴承的轴向游隙值的精确确定不仅仅需要考虑相邻结构尺寸、材料特性、制造精度,以及温度外,还需要考虑行星架自重,安装方式,预紧类型等。相应的计算比较复杂,甚至需要用到有限元分析。
 

当然行星架轴承也有用到深沟球轴承和推力调心滚子轴承等,只是相对而言,应用没有那么广泛。 

行星轮轴承应用基本都是圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承,很少有其他形式,例如下图。因为从商务或者技术角度来讲,这两种轴承已经可以满足所有要求了。当然也有一些非圆锥滚子和圆柱滚子轴承的成功应用,例如调心滚子轴承等。但是相对而言,比例较低。


 

风电齿轮箱行业的轴承应用,笔者认为讨论的热点之一是行星轮轴承外圈的蠕动和跑圈问题,众多厂家都在想如何避免这种现象。导致外圈蠕动和跑圈的最重要原因之一是轴承套圈的受力不均,然而在实际运转中,受制于制造精度,装配精度和应用特性等原因,受力完全均匀是一种理想现象,所以行星轮轴承外圈蠕动或跑圈很难真正杜绝。若要完全避免这种现象,只能没有外圈。欧洲风电齿轮箱厂家首先开始应用整合式设计(将轴承外圈与行星轮内孔整合为一体),并逐渐被中国风电齿轮箱厂家接受并批量应用。如下图

平行轴轴承的应用,主要是定位+浮动配置的形式,主要是应用圆柱滚子轴承,四点接触球轴承和圆锥滚子轴承。但是随着兆瓦级和尺寸增加,四点接触球轴承的应用比例在降低。但是除却定位+浮动的配置形式,也有其他一些形式,例如圆锥滚子轴承+圆锥滚子轴承的可调节配置形式,但是因为风电齿轮箱的平行轴轴承内外圈温差变化较大,所以可调节配置形式的轴承工作游隙也变化较大,轴承应用风险较高,所以现在实际应用案例较少,当然也有运用其他轴承的项目,但都是较为特殊的案例或者特殊的设计,不具有普遍性。风电主齿轮箱轴承的应用,对轴承制造公司的综合能力要求很高,不仅仅是在轴承的设计、制造与质量控制上,轴承的应用技术也是其中非常关键的一环,毕竟这是一个相对较新而风险相对较高的行业,应用的经验也才在逐渐形成过程中。将主轴、主轴轴承、齿轮箱的传动形式与结构、轴承相邻部件、齿轮箱轴承自身特性,扭矩臂、润滑形式、润滑部位、润滑油量与密封形式等有机结合起来,进行系统分析,才能从源头有效避免风险,提升风电齿轮箱的可靠性和可利用率。

 
 
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