濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下風(fēng)電主軸軸承配置形式。

  風(fēng)力發(fā)電機(jī)有多種不同的設(shè)計(jì)型式——水平軸或豎直軸、轉(zhuǎn)子逆風(fēng)或順風(fēng)、帶齒輪箱或不帶齒輪箱。

  傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)鏈通常由主軸、齒輪箱(增速箱)和發(fā)電機(jī)組成。每一個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中都至少要用到5個(gè)大型滾動(dòng)軸承，包括主軸軸承、偏航變槳軸承以及增速箱軸承。根據(jù)不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用要求，大型軸承的結(jié)構(gòu)形狀也會(huì)有所不同。下表列出了軸承在風(fēng)電機(jī)組不同部件中的具體應(yīng)用：

  如今安裝的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，75%～80%均采用主軸軸承支撐原理，也就是主軸承的內(nèi)圈安裝在旋轉(zhuǎn)的主軸上。主軸起支承輪轂及葉片，傳遞扭矩到增速器的作用，主軸軸承主要承受徑向力，其性能的好壞不僅對(duì)傳遞效率有影響，而且也決定了主傳動(dòng)鏈的維護(hù)成本，所以要求具有良好的調(diào)心性能、抗振性能和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在主軸上，采取雙軸承的配置是比較常用的一種軸承配置形式，采用的軸承類型根據(jù)設(shè)計(jì)要求的不同而有所不同，但較為常見(jiàn)的軸承配置為調(diào)心滾子軸承或者圓錐滾子搭配圓柱滾子軸承的配置，大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用大錐角雙列圓錐滾子軸承或三列圓柱滾子軸承。

  1.1兩點(diǎn)支撐

  此種設(shè)計(jì)為固定端/浮動(dòng)端軸承支撐的兩點(diǎn)支撐形式是最典型的。軸承被安裝在兩個(gè)獨(dú)立的或一個(gè)共同的軸承座內(nèi)，轉(zhuǎn)子端或齒輪箱端軸承都可以設(shè)計(jì)為固定端軸承。第一種形式提供了徑向力和軸向力之間更為適合的比例，而且主軸的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致固定端軸承的解決方案直徑較大。采用第二種形式時(shí)，傳遞軸向載荷的軸肩的位置在主軸應(yīng)力方面表現(xiàn)得更為有利，因?yàn)樗苊饬饲拜S承位置的臺(tái)階。只有轉(zhuǎn)矩進(jìn)入齒輪箱，在一定程度上保護(hù)了齒輪箱，但價(jià)格較貴（多一個(gè)軸承和軸承座，主軸也較長(zhǎng)）。

  1.2三點(diǎn)支撐——帶軸承座的單獨(dú)的固定端軸承

  采用三點(diǎn)支撐，一點(diǎn)是固定端軸承而另外兩點(diǎn)是齒輪箱內(nèi)的轉(zhuǎn)矩支撐軸承。在此，齒輪箱輸入軸軸承作為浮動(dòng)端軸承。固定端軸承相對(duì)于齒輪箱輸入軸的浮動(dòng)端軸承的同軸度以及軸的偏移量，是選擇軸承類型時(shí)的決定因素。固定端軸承采用單獨(dú)的軸承座，推薦使用自調(diào)心軸承（例如調(diào)心滾子軸承）。另外重要的一點(diǎn)是，要在安裝時(shí)確保固定端軸承位置和浮動(dòng)端軸承位置之間的正確的距離。軸向力一定要作用在固定端軸承上。采用三點(diǎn)支撐，作用在浮動(dòng)端軸承上的力顯示了載荷對(duì)齒輪箱內(nèi)部的影響。兩點(diǎn)支撐的主軸承布置中承受這個(gè)載荷的是那個(gè)真正的浮動(dòng)端軸承。因此，兩點(diǎn)支撐顯示出了它對(duì)振動(dòng)等其他因素影響具有的優(yōu)勢(shì)。

  1.3一點(diǎn)式——整合在齒輪箱內(nèi)的固定端軸承

  有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸軸承是直接整合在齒輪箱內(nèi)的。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一是：由于固定端軸承和浮動(dòng)端軸承使用同一個(gè)箱體，使得保持它們的同軸度更為容易。因此，在這種情況下，使用一個(gè)雙列圓錐滾子軸承作為主軸軸承也是可能的。而且，齒輪箱油也可以用來(lái)潤(rùn)滑主軸軸承。在任何情況下，為了使主軸軸承得到必須的支撐，軸承座和機(jī)體間可靠的連接是必須要保證的。

  使用單個(gè)軸承來(lái)承受徑向載荷、軸向載荷以及力矩載荷需要軸承制造商和風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商共同的全面專業(yè)的技術(shù)水平。最初使用單個(gè)軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用來(lái)自回轉(zhuǎn)支承領(lǐng)域的多列圓柱滾子軸承，這些風(fēng)電設(shè)備的輸出功率不超過(guò)2 MW。因?yàn)轱L(fēng)能領(lǐng)域的軸承支撐設(shè)計(jì)的工作壽命是20 年，所以在此強(qiáng)烈推薦使用保持架。周圍結(jié)構(gòu)零部件的尺寸和形狀必須在計(jì)算中加以考慮，最好是通過(guò)有限元分析方法。用這種方法，考慮到了零部件的變形和存在于軸承內(nèi)部的載荷分布。我們?cè)O(shè)計(jì)的目標(biāo)是達(dá)到軸承在使用時(shí)盡可能小的內(nèi)部游隙，這樣滾動(dòng)零部件間的相對(duì)移動(dòng)就會(huì)達(dá)到最小。

  當(dāng)使用主軸軸承支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，幾乎所有的結(jié)構(gòu)都毫無(wú)例外地使用了調(diào)心滾子軸承。事實(shí)上，采用單獨(dú)軸承座的結(jié)構(gòu)，由于對(duì)圓錐滾子軸承或圓柱滾子軸承來(lái)說(shuō)，軸承位置處軸的角位移太大了，所以采用調(diào)心滾子軸承是必須的。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用中，徑向力和軸向力的比值對(duì)采用調(diào)心滾子軸承相對(duì)來(lái)說(shuō)是不利的，因此選擇最適合的軸承系列非常必要。尤其對(duì)調(diào)心滾子軸承來(lái)說(shuō)，保證充分的潤(rùn)滑——合適的潤(rùn)滑劑、足夠的潤(rùn)滑量和再潤(rùn)滑，也是很重要的。在使用寬系列的軸承時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)主軸的角度偏斜會(huì)導(dǎo)致摩擦腐蝕，必須采用緊的配合，這一點(diǎn)也是非常重要的。浮動(dòng)軸承必須補(bǔ)償它相對(duì)于固定軸承位置的距離變化（例如由于熱膨脹產(chǎn)生的）。圓柱滾子軸承由于在軸承內(nèi)部能夠補(bǔ)償這種變化，所以它們是理想的浮動(dòng)軸承。其他類型的軸承采用滑動(dòng)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這里是外圈滑動(dòng)。如果在此采用調(diào)心滾子軸承，經(jīng)常可以選用具有較低額定載荷的軸承，在這種情況下，軸承外圈的滑動(dòng)通常是不會(huì)發(fā)生的。只要固定軸承具有最小的軸向游隙，浮動(dòng)軸承內(nèi)部的游隙一般是足夠的。

  單個(gè)軸承的解決方案在大約3 MW級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中出現(xiàn)的越來(lái)越多。整合概念的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的3 MW 風(fēng)電設(shè)備裝有位置非常接近齒輪箱的、承受所有來(lái)自轉(zhuǎn)子的載荷的主軸承。還有其他的3～5 MW 的設(shè)備也采用這種軸承配置。把傳統(tǒng)主軸軸承概念應(yīng)用到多兆瓦級(jí)的風(fēng)電設(shè)備中通常也是可行的，例如采用兩個(gè)主軸軸承——兩個(gè)調(diào)心滾子軸承。另外一種配置結(jié)構(gòu)是采用一個(gè)預(yù)設(shè)過(guò)游隙并帶有能使安裝簡(jiǎn)化的特殊結(jié)構(gòu)的雙列圓錐軸承。浮動(dòng)端包含一個(gè)設(shè)計(jì)有避免應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)的圓柱滾子軸承。作為一種規(guī)律，那些在小型風(fēng)電設(shè)備方面有很好經(jīng)驗(yàn)的公司在新的大型風(fēng)電設(shè)備上也采用與小型風(fēng)電設(shè)備相同的基本布置，這一點(diǎn)對(duì)那些使用輪轂軸承支撐原理的風(fēng)電設(shè)備制造商也是適用的。

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