风力发电机用轴承大致可以分为三类,即:偏航轴承、变桨轴承、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。
1. 启动力矩 starting torque
使一轴承套圈或垫圈相对于另一固定的套圈或垫圈开始旋转所需的力矩。
2. 旋转力矩 running torque
当一个轴承套圈或垫圈旋转时,阻止另一套圈或垫圈运动所需的力矩。
3. 径向负荷 radial load
作用于垂直轴承轴心线方向的负荷。
4. 轴向负荷 axial load
作用于平行轴承轴心线方向的负荷。
5. 静负荷 static load
当轴承套圈或垫圈的相对旋转速度为零时(向心或推力轴承)或当滚动元件在滚动方向无运动时(直线轴承),作用在轴承上的负荷。
6. 动负荷 dynamic load
当轴承套圈或垫圈相对旋转时(向心或推力轴承)或当滚动元件在滚动方向运动时(直线轴承),作用在轴承上的负荷。
7. 当量负荷 equivalent load
计算理论负荷用的一般术语,在特定的场合,轴承在该理论负荷作用下如同承受了实际负荷。
8. 径向(轴向)基本额定静负荷 basic static radial (axial) load rating
与滚动体及滚道的总永久变形量相对应的径向静负荷(中心轴向静负荷)。如果在零负荷下,滚子与滚道(滚子轴承)为或假定为正常母线(全线接触)时,在最大接触应力下,滚动体与滚道接触处产生的总永久变形量为滚动体直径的0.0001倍。对单列角接触轴承,径向额定负荷为引起轴承套圈彼此相对纯径向位移的负荷的径向分量。
9. 径向(轴向)基本额定动负荷 basic dynamic radial (axial) load rating
恒定的径向负荷(恒定的中心轴向负荷),在该负荷下,滚动轴承理论上可以经受1百万转的基本额定寿命。对单列角接触轴承,该径向额定负荷为引起轴承套圈彼此相对纯径向位移的负荷的分量。
10. 寿命(指一套轴承的)life
轴承的一个套圈或一个垫圈或一个滚动体的材料首次出现疲劳扩展之前,一个套圈或一个垫圈相对于另一个套圈或一个垫圈的转数。寿命还可用在给定恒定转速下的运转小时数来表示。
11. 可靠性(指轴承寿命的)reliability
在同一条件下运转的一组近于相同的滚动轴承期望达到或超过某一规定寿命的轴承的百分数。一套轴承的可靠性为此轴承达到或超过规定寿命的概率。
12. 额定寿命 rating life
以径向基本额定动负荷或轴向基本额定动负荷为基础的寿命的预测值。
13. 基本额定寿命 basic rating life
与90%可靠性关联的额定寿命。
14. 寿命系数 life factor
为了得到与给定额定寿命相应的基本额定径向动负荷或基本额定轴向动负荷,适用于当量动负荷的修正系数。
15. 带座轴承 plummer block
向心轴承与座组合在一起的一种组件,在与轴承轴心线平行的支撑表面上有供安装螺钉的底板。
16. 立式座 plummer block housing
装滚动轴承用座。
17. 凸缘座 flanged housing
有径向凸缘及在与轴承轴心线垂直的支承表面上有供其安装用的螺钉孔的一种座。
18. 紧定套 adapter sleeve
有圆柱形内孔的轴向开口的套筒,其外表面为圆锥形且小端有外螺纹。用于将有锥孔的轴承安装(用锁紧螺母及锁紧垫圈)在有圆柱形外表面的轴上。
19. 退卸套 withdrawal sleeve
有圆柱形内孔轴向开口的套筒,其外表面为圆锥形且大端有外螺纹。用于将有锥孔的轴承在圆柱形外表面的轴上安装或拆卸(用螺母)。
20. 锁紧螺母 locknut
有圆柱形外表面及轴向槽的螺丝母,用锁紧垫圈的一个外爪及环形板手将螺母锁紧。用于滚动轴承轴向定位。
21. 锁紧垫圈 lockwasher
有许多外爪的薄钢板垫圈。一个外爪用于锁紧螺母,一个内爪插入紧定套或轴的轴向槽里。
22. 偏心套 eccentric locking collar
一端有相对内孔偏心的凹槽钢圈,安装在外球面轴承内圈的相等偏心的伸长端。相对内圈旋转偏心套以将内圈固紧,然后紧固顶丝使之固紧在轴上。
23. 同心套 concentric locking collar
安装在外球面轴承宽内圈上的钢圈,有顶丝旋入内圈上的孔里并与轴接触。
|