13092187002
18662083226
18662083226
根據(jù)了解，現(xiàn)在用于兆瓦級風電機組的主軸軸承的主要形式有3點支承的軸承設計和2點支承的軸承設計，其中2點支承的軸承設計方案主要分為球面滾子軸承與調心滾子軸承組合、球面滾子軸承與圓柱滾子軸承組合、雙列圓錐滾子軸承與圓柱滾子軸承組合、2個單列圓錐滾子軸承組合(又分長軸和短軸這2種設計方案)、面對面的雙列圓錐滾子單軸承以及集成設計。
1、球面滾子軸承 +調心滾子軸承
1.1結構形式
球面滾子軸承+調心滾子軸承的結構形式：一般為主軸被2個軸承支承，靠近風輪側的主軸承為球面滾子軸承，而靠近齒輪箱側的主軸承為調心滾子軸承，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接其結構如圖1所示。
圖1 球面滾子軸承+調心滾子軸承的結構形式
1.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點是：沒有或較少的載荷作用在齒輪箱上同時依靠扭力臂來承受較小的變形并且裝配比較簡單。
其缺點如下:
1)軸向游隙比較大，輪轂在軸向的定位不好;
2)主軸承上沒有預緊力受載后軸向位移相對較大同時由于沒有預緊力，單個滾子可能存在不轉動的情況從而導致滑動，這樣會產(chǎn)生非常大的尖峰載荷，影響軸承的壽命;
3)軸的尺寸小，載荷對軸的影響大。
2、球面滾子軸承+圓柱滾子軸承
2.1 結構形式
球面滾子軸承十圓柱滾子軸承的結構形式：一般為主軸被2個軸承支承，靠近風輪側的主軸承為球面滾子軸承，而靠近齒輪箱側的主軸承為圓柱滾子軸承，2個主軸軸承共用1個軸承室，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接，其結構如圖2所示。
圖2 球面滾子軸承+圓柱滾子軸承的結構形式
2.2 結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點是沒有或較少的載荷作用在齒輪箱上同時依靠扭力臂來承受較小的變形并且裝配比較簡單。
其缺點如下:
1)軸向游隙比較大，輪轂在軸向的定位不好;
2)主軸承上沒有預緊力，受載后軸向位移相對較大同時由于沒有預緊力，單個滾子可能存在不轉動的情況，從而導致滑動這樣會產(chǎn)生非常大的尖峰載荷，影響軸承的壽命;
3)主機架的尺寸大或由多個部件組成，導致主機架的成本較高和加工較困難;
4)由于圓柱滾子軸承對內外圈的同軸度和相對偏斜較敏感，在設計或者裝配不良的
情況下球面滾子軸承的徑向游隙將導致圓柱滾子的損壞;
5)由于軸和軸承的尺寸相對較小，因此軸系的整體剛度相對較低，載荷對軸的影響較大。
3、雙列圓錐滾子軸承+圓柱滾子軸承
3.1結構形式
雙列圓錐滾子軸承+圓柱滾子軸承的結構形式：一般為主軸被2個軸承支承，通?？拷L輪側的主軸承為雙列圓錐滾子軸承，而靠近齒輪箱側的主軸承為圓柱滾子軸承，2個主軸軸承共用1個軸承室，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接，其結構如圖3所示。
圖3 雙列圓錐滾子軸承+圓柱滾子軸承的結構形式
3.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點主要有：
1)沒有軸向游隙，軸向定位較好;
2)可以通過增加軸承之間的距離來增加承載能力，軸承的可適用范圍較大;
3)軸和軸承的直徑較小，成本較低;
4)由于消除了軸向游間隙，軸系整體剛度相對較高，動態(tài)載荷對其影響較小。
這種軸承結構的缺點主要有：
1)圓柱滾子軸承
由于沒有預緊力，單個滾子可能存在不轉動的現(xiàn)象，從而導致滑動這樣會產(chǎn)生非常大的尖峰載荷，影響軸承的壽命，對于3MW以上的機組所用的圓柱滾子軸承，滾子質量和慣性力大圓柱滾子軸承由于沒有預緊力可能會導致滾子打滑損壞，出現(xiàn)微點蝕的可能性較大;
2)主機架的尺寸大，軸承室加工精度要求相對較高或由更多部件組成，主機架成本較高;
3)裝配比較復雜；
4)軸承座的同心度等幾何公差要求比較高。
4、2個小直徑的單列圓錐滾子軸承
4.1 結構形式
2個小直徑的單列圓錐滾子軸承的結構形式：一般為主軸被2個圓錐滾子軸承支承，2個主軸軸承共用1個軸承室[+]，主軸一般為直徑較小且長度較長的結構，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接其結構如圖4所示。
圖4 2個小直徑的單列圓錐滾子軸承的結構形式
4.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點主要有：
1)沒有軸向游隙，軸向定位較好;
2)可以通過增加軸承之間的距離來增加承載能力，軸承的可適用范圍較大;
3)軸承的直徑比單軸承的小容易制造，成本低;
4)由于主軸系的長度比較長，容易獲得較大的葉尖安全距離(葉尖與塔筒壁的距離);
5)由于2個軸承一般處于預緊狀態(tài)，因此軸系的整體剛度相對較大，在較大的動態(tài)載荷作用下軸系的結構變形相對較小，能夠承受較大的動態(tài)載荷。
這種軸承結構的缺點主要有：
1)主機架的尺寸大或由更多部件組成，主機架成本較高;
2)裝配時需要將2個軸承調節(jié)至一定的預緊量因此裝配比較復雜;
3)2個軸承座的同心度要求比較高，加工成本較高;
4)傳動鏈整體長度較長機艙尺寸不緊湊。
5、2個大直徑的單列圓錐滾子軸承
5.1 結構形式
2個大直徑的單列圓錐滾子軸承的結構形式：一般為主軸被2個大直徑的圓錐滾子軸承支承，2個主軸軸承共用1個軸承室，主軸一般為直徑較大且長度較短的結構，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接其結構如圖5所示。
圖5 2個大直徑的單列圓錐滾子軸承的結構形式
5.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點主要有：
1)軸承一般處于預緊狀態(tài)，沒有軸向游隙，軸向定位較好，且預緊力比較容易施加;
2)可以通過增加軸承之間的距離來增加承載能力軸承的可適用范圍較大;
3)軸承的直徑比單軸承的小容易制造，成本相對單軸承低;
4)安全裕度大，方便進行大葉片的開發(fā);
5)由于該種配置一般選用較小的滾子接觸角小，因此動軸和定軸之間的溫差、溫度變化以及裝配誤差等問題對軸系的預緊影響相對較小，軸承壽命受環(huán)境和裝配誤差影響較小;
6)軸的直徑比較大而且2個軸承之間的間距比較小，所以軸系整體剛度比較大結構變形較小。
這種軸承結構的缺點主要有：
1)主機架的尺寸大或由更多部件組成，軸承室加工精度要求較高，主機架成本較高;
2)軸承對溫度的變化比較敏感但對于主軸軸承，由于轉速比較低，溫度變化比較小，所以影響也比較小;
3)軸系裝配較復雜，裝配工時較長。
6、 單軸承
6.1 結構形式
單軸承的結構形式：一般為主軸被 1個大直徑的圓錐滾子軸承支承，主軸一般為直徑大且比較短的結構，齒輪箱和主軸之間的連接采用脹緊套或螺栓聯(lián)接，其結構如圖6所示。
圖6 單軸承的結構形式
6.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點主要有：
1)沒有軸向游隙，軸向定位較好;
2)主軸的長度短，傳動鏈緊湊，機艙的長度能設計的比較短;
3)軸承滾子及滾道直徑均較大，且軸長度較短，所以軸系整體剛度大，載荷引起的結構變形小;
4)軸承在兩側都能進行潤滑，所以容易潤滑。
這種軸承結構的缺點主要有:
1)隨著功率等級的增加軸承的直徑會越來越大，例如6 MW容量等級的機組單軸承的軸承外徑達到3.6 m很少有軸承廠家能夠加工制造因此價格比較高;
2)由于軸承直徑較大因此軸承密封設計較困難，常規(guī)設計不能達到較好密封效果，軸承密封成本較高;
3)軸承的滾子比較大存在滑動的可能性，而滾子的滑動將影響軸承的壽命;
4)滾子類似于圓柱，預緊力較小時會存在扭轉的情況，導致所有的載荷作用在1個轉子
單元上，從而導致其損壞。
7、集成設計
7.1 結構形式
集成設計的結構形式為主軸被2個單列圓錐滾子軸承承撐2個軸承共用1個軸承室，齒輪箱和主軸之間采用過盈配合或花鍵聯(lián)接，軸承室與齒輪箱的箱體通過螺栓聯(lián)接在一起，也就是說主軸系與齒輪箱集成在一起其結構如圖7所示。
圖7 集成設計的結構形式
7.2結構的優(yōu)缺點
這種軸承結構的優(yōu)點主要有：
1)軸系一般處于預緊狀態(tài)因此無軸向游隙，軸向定位較好;
2)主軸系與齒輪箱集成在一。起，結構緊湊，機艙長度較短;
3)主軸與齒輪箱采用配合定位，傳動鏈整體對中較好;
4)扭矩以外的力通過軸承室直接傳遞至主機架，不經(jīng)過齒輪箱，因此齒輪箱只承受純扭矩作用;
5)因為齒輪箱與主軸系集成為一體，所以主軸承可采用油潤滑降低主軸潤滑的污染情況，改善軸承的潤滑對軸承的壽命有利。
這種軸承結構的缺點主要有:
1)主機架與齒輪箱的聯(lián)接方式除了考慮載荷傳遞外，需要減振，降低齒輪箱振動的影響;
2)由于主軸承和齒輪箱集成一體因此主軸承維護性較差;
3)軸承對溫度的變化比較敏感但對于主軸軸承由于轉速比較低，溫度變化比較小，所以影響也比較小。
"
