風(fēng)電齒輪箱軸承潤(rùn)滑及承載區(qū)分析
軸承，在風(fēng)電齒輪箱的所有零部件里是最薄弱的環(huán)節(jié)之一，實(shí)踐中得以證明。風(fēng)電齒輪箱由于常年受到變載荷及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，因此在設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)上有別于普通齒輪箱。
隨著風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)功率的不斷提升，風(fēng)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(dá)到20年以上。因此，對(duì)軸承進(jìn)行必要的應(yīng)用分析是保證齒輪箱可靠性的重要手段。
如何通過對(duì)軸承的應(yīng)用分析，來幫助提高風(fēng)電齒輪箱的可靠性，達(dá)到減少停機(jī)時(shí)間，提高風(fēng)電齒輪箱可靠性的目的。
一、風(fēng)電齒輪箱軸承潤(rùn)滑分析
眾所周知，風(fēng)電齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)速一般在10-20轉(zhuǎn)/分鐘,由于轉(zhuǎn)速比較低，導(dǎo)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分開兩個(gè)金屬接觸面，避免金屬與金屬直接發(fā)生接觸。我們可以引入一個(gè)參數(shù)λ來表征軸承的潤(rùn)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(gè)金屬表面，潤(rùn)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(gè)金屬表面，潤(rùn)滑效果不理想。在潤(rùn)滑不良的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承有可能會(huì)發(fā)生如圖一所示的損傷。由于風(fēng)電齒輪箱一般都采用ISOVG320粘度的循環(huán)潤(rùn)滑油，因此如果發(fā)現(xiàn)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(rùn)滑效果。另外，在齒輪箱設(shè)計(jì)時(shí)，行星架支撐軸承要盡量避免一端軸承的尺寸太小，在實(shí)際的應(yīng)用分析中我們發(fā)現(xiàn)即使壽命滿足條件，這種設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致小軸承的線速度非常低，油膜更加無法形成。
二、風(fēng)電齒輪箱軸承承載區(qū)分析
在運(yùn)轉(zhuǎn)軸承的滾子中一般只有一部分同時(shí)承受載荷，而這部分滾子所在的區(qū)域我們稱之為軸承的承載區(qū)。軸承承受的載荷大小，運(yùn)行游隙的大小都會(huì)對(duì)承載區(qū)產(chǎn)生影響。如果承載區(qū)范圍太小，滾子在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)中則容易發(fā)生打滑現(xiàn)象。對(duì)于風(fēng)電齒輪箱而言，如果主軸的設(shè)計(jì)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(jīng)過簡(jiǎn)單的受力分析，我們不難發(fā)現(xiàn)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(qū)往往也比較小，滾子容易發(fā)生打滑。目前，在風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)中行星架支撐軸承一般采用兩個(gè)單列圓錐軸承或者兩個(gè)滿滾子圓柱軸承的方案。我們可以通過適當(dāng)預(yù)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(qū)。圖二給出的是減少游隙前后承載區(qū)的比較。
