風電齒輪箱軸承潤滑及承載區分析
軸承，在風電齒輪箱的所有零部件里是最薄弱的環節之一，實踐中得以證明。風電齒輪箱由于常年受到變載荷及強陣風的沖擊，因此在設計、制造、維護上有別于普通齒輪箱。
隨著風機設計功率的不斷提升，風電齒輪箱在滿足傳遞載荷的前提下，體積必須要盡可能小，重量必須要盡可能輕，使用壽命卻依然要達到20年以上。因此，對軸承進行必要的應用分析是保證齒輪箱可靠性的重要手段。
如何通過對軸承的應用分析，來幫助提高風電齒輪箱的可靠性，達到減少停機時間，提高風電齒輪箱可靠性的目的。
一、風電齒輪箱軸承潤滑分析
眾所周知，風電齒輪箱輸入軸的轉速一般在10-20轉/分鐘,由于轉速比較低，導致輸入軸軸承也就是行星架支撐軸承的油膜形成往往比較難。油膜的作用是在軸承運轉時分開兩個金屬接觸面，避免金屬與金屬直接發生接觸。我們可以引入一個參數λ來表征軸承的潤滑效果(λ定義為油膜厚度與兩接觸表面粗糙度之和的比值)。如果λ大于1，說明油膜的厚度足夠分開兩個金屬表面，潤滑效果良好；而如果λ小于1，則說明油膜的厚度不足以完全分開兩個金屬表面，潤滑效果不理想。在潤滑不良的情況下運轉，軸承有可能會發生如圖一所示的損傷。由于風電齒輪箱一般都采用ISOVG320粘度的循環潤滑油，因此如果發現λ小于1，我們一般只能通過降低軸承滾道及滾子的粗糙度來改善潤滑效果。另外，在齒輪箱設計時，行星架支撐軸承要盡量避免一端軸承的尺寸太小，在實際的應用分析中我們發現即使壽命滿足條件，這種設計也會導致小軸承的線速度非常低，油膜更加無法形成。
二、風電齒輪箱軸承承載區分析
在運轉軸承的滾子中一般只有一部分同時承受載荷，而這部分滾子所在的區域我們稱之為軸承的承載區。軸承承受的載荷大小，運行游隙的大小都會對承載區產生影響。如果承載區范圍太小，滾子在實際的運轉中則容易發生打滑現象。對于風電齒輪箱而言，如果主軸的設計采用雙軸承支撐的方案，那么理論上只有扭矩傳遞到齒輪箱。在這種情況下，經過簡單的受力分析，我們不難發現行星架支撐軸承承受的載荷是比較小的，因此軸承的承載區往往也比較小，滾子容易發生打滑。目前，在風電齒輪箱設計中行星架支撐軸承一般采用兩個單列圓錐軸承或者兩個滿滾子圓柱軸承的方案。我們可以通過適當預緊圓錐滾子軸承或者減小圓柱滾子軸承游隙的方法來提高承載區。圖二給出的是減少游隙前后承載區的比較。
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