风力发电机轴承新标准

风电轴承大致可以分为三类,即:变桨轴承,偏航轴承,传动系 统轴承(主轴和变速箱轴承).偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部,变桨轴承安装在每个叶 片的根部与轮毂连接部位.每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承(部分兆瓦 级以下的风力发电机为不可调桨叶,可不用变桨轴承).

1 代号方法

风力发电机偏航,变桨轴承代号方法采用了 JB/T 10471—2004 中转盘轴承的代 号方法,但是在风力发电机偏航,变桨轴承中出现了双排四点接触球式转盘轴承,而此结构 轴承的代号在 JB/T 10471—2004 中没有规定,因此,在本标准中增加了双排四点接触 球转盘轴承的代号.由于单排四点接触球转盘轴承的结构型式代号用 01 表示,而结构型式 代号 02 表示的是双排异径球转盘轴承结构,因此规定 03 表示双排四点接触球转盘轴承结 构.

2 技术要求

2.1 材料 本标准规定偏航,变桨轴承套圈的材料选用 42CrMo,热处理采用整体调质处理,调 质后硬度为 229HB—269HB,滚道部分采用表面淬火,淬火硬度为 55HRC-62HRC.由 于风力发电机偏航,变桨轴承的受力情况复杂,而且轴承承受的冲击和振动比较大,因此, 要求轴承既能承受冲击,又能承受较大载荷.风力发电机主机寿命要求 20 年,轴承安装的 成本较大,因此要求偏航,变桨轴承寿命也要达到 20 年.这样轴承套圈基体硬度为 229HB-269HB,能够承受冲击而不发生塑性变形,同时滚道部分表面淬火硬度达到 55HRC-62HRC,可增加接触疲劳寿命,从而保证轴承长寿命的使用要求.

2.2 低温冲击功 本标准对偏航,变桨转盘轴承套圈低温冲击功要求:—20℃Akv 不小于 27J,冷态下 的 Akv 值可与用户协商确定.风力发电机可能工作在极寒冷的地区,环境温度低至—40 吧 左右,轴承的工作温度在—20~C 左右,轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷,因 此, 要求轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验, 取轴承套圈上的一部分做成 样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件,在—20~C 环境下做冲击功试验.

2.3 轴承齿圈 由于风力发电机轴承的传动精度不高,而且齿圈直径比较大,齿轮模数比较大,因此, 一般要求齿轮的精度等级按 GB/T10095.2---2001 中的 9 级或者 10 级.但是由于工 作状态下小齿轮和轴承齿圈之间有冲击,因此,轴承齿圈的齿面要淬火,小齿轮齿面硬度一 般在 60HRC,考虑到等寿命设计,大齿轮的齿面淬火硬度规定为不低于 45HRC.

2.4 游隙 偏航,变桨轴承在游隙方面有特殊的要求.相对于偏航轴承,变桨轴承的冲击载荷比 较大,风吹到叶片上震动也大,所以要求变桨轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值, 这样在震动的情况下可减小轴承的微动磨损.偏航轴承要求为小游隙值,即 0-501~m.另 外, 由于风力发电机偏航和变桨轴承的转动都由驱动电机驱动, 轴承在负游隙或小游隙状态 下应保证驱动电机能驱动,因此,轴承在装配后需要空载测量启动摩擦力矩,具体力矩数值 根据主机驱动系统的不同也不尽相同.

2.5 防腐处理 风力发电机设备在野外工作,而且偏航,变桨轴承的一部分是裸露在外面的,会受到 大气污染,高湿度的环境也会腐蚀轴承基体, 因此,裸露在外面的偏航和变桨轴承的部位 要求进行表面防腐处理, 一般采用镀锌处理. 根据需要, 在镀锌层外部进行刷漆保护处理.