风力发电机组都安装在野外风沙或者湿度比较大的地区,风电轴承的工况条件非常恶劣,需要承受的温度、湿度和载荷变化的范围很大。特别是偏航和变桨轴承需要承受较大的轴向力和倾覆力矩,变速箱轴承需要承受在启动和制动时巨大的冲击载荷,同时还要求风机变速箱轴承在低速启动时具备低摩擦力矩和高运转灵活性的特点。
风力发电机组轴承一般分为以下几种:偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、变速箱轴承和发电机轴承。根据轴承类型不同,技术要求也不同。
四点接触球轴承
主轴轴承一般为调心滚子轴承,亦有采用大锥角双列圆锥滚子轴承的,大多数叶轮主轴是由两个调心滚子轴承支承。由于叶轮主轴承受的载荷非常大,而且轴很长,容易变形,因此要求轴承必须有良好的调心性能。
双列圆锥滚子轴承
齿轮箱轴承数量多,种类也多,包含深沟球轴承、圆柱滚子轴承、满滚子圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承以及四点接触球轴承。
齿轮箱中的轴承主要是靠齿轮箱中的齿轮油润滑,润滑油中金属颗粒比较多,会明显影响轴承寿命,因此需要采用特殊的热处理工艺,使滚道表面存在压应力,降低滚道对颗粒杂质的敏感程度,提高轴承寿命。同时还需要根据轴承的工况条件,对轴承结构进行优化,改进轴承加工工艺,进一步提高轴承的性能指标。
从主轴到发电机所用轴承统称为传动系统轴承,这些轴承从结构型式上看大多为标准轴承,所不同的是,为了保证高可靠性,除在材料和热处理方面有一些特殊要求外,还需要采用其他关键技术。
例如,钢材质量控制技术和控制措施;转盘轴承套圈表面淬火硬度以及有效硬化层深度的控制,淬火裂纹的防止;圆锥滚子轴承及圆柱滚子轴承球基面与挡边接触位置和形状的优化;调心滚子轴承内圈、滚子和外圈工作面硬度和粗糙度匹配的优化;套圈和滚动体的无损探伤;残余奥氏体含量的最佳控制等。
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