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风力发电偏航、变桨轴承防腐分析及原理

导读: 偏航轴承是一种新型回转支承产品。它要求成品为零间隙或负间隙,对轴承的回转阻尼力矩有严格的规定,成品精度非常高;根据主机的使用要求,轴承表面必须进行防腐处理。

  偏航电机下面有一个小齿轮与一个巨大的齿轮啮合!这个大齿轮叫做偏航轴承。

  一些小的偏航轴承是外齿,而大型风机的偏航轴承一般是内齿!相同的是它们都要依靠偏航电机的驱动。

  随着机械工业的快速发展,回转支承的应用越来越广泛,偏航轴承是一种新型回转支承产品。它要求成品为零间隙或负间隙,对轴承的回转阻尼力矩有严格的规定,成品精度非常高;根据主机的使用要求,轴承表面必须进行防腐处理。如何解决上述问题是研究的主要课题。

  1.外表面的防腐处理

  针对偏航轴承的防腐要求我们采用电弧喷涂长效防腐工艺。它是利用专用电弧喷涂设备将耐蚀金属(纯铝或锌)熔融、雾化、喷涂至工件表面形成金属电弧喷涂层,然后用渗透性强的耐蚀涂料对其封闭处理,形成电弧喷涂长效防腐复合涂层。其技术特点是:①防腐寿命长,可达20年以上;②涂层结合力高;③涂层质量好。该工艺路线:轴承内外圈半成品准备→预清洁→工件预保护→喷砂→电弧喷涂→封闭处理,现分述如下。

  1)轴承内外圈半成品准备

  为了保证偏航轴承具有较高的外观质量,把防腐喷涂工序安排在所有机械加工之后,喷后的轴承零件在装配完工后直接入库,保证防腐层不会被擦伤。

  2)预清洁

  用有机溶剂进行除油处理,轴承半成品在机械加工后表面可能存在油渍,为了保证喷涂质量必须在喷涂前安排清洁工序。

  3)工件预保护

  在喷砂和喷涂前通过专用的表面预保护工装来实现对工件圆弧滚道、螺纹孔和不需喷涂的表面进行保护。

  4)喷砂

  对轴承内外圈表面进行粗化处理,增加涂层与工件之间的接触面,使工件表面更加活化,提高涂层结合强度。5)电弧喷涂

  电弧喷涂(纯铝或锌)设备主要包括直流电源、喷涂枪、空气压缩机及空气过滤器等,主要控制电弧电压、电流、送丝速度、压缩空气压力、喷涂距离等参数。

  6)封闭处理

  由于喷涂后的涂层存在孔隙,因此必须进行封闭处理,增加抗腐蚀能力。

  偏航轴承在喷涂和装配后其主要外露加工表面有齿轮表面、安装螺纹表面和圆弧滚道面。前两种在装配后涂以防锈油,后一种在装配时涂上润滑油脂,成品内包装用塑料薄膜封闭缠绕,外层用塑料编织带进行防护缠绕,可以满足防锈要求。

  2阻尼力矩

  2.1形成机理

  偏航轴承装配后阻尼力矩有两个来源:一是滚道部分的摩擦阻力,二是密封条与密封面的摩擦阻力。其中后者在加工条件相同的情况下一般是常数,因此偏航轴承装配后阻尼力矩的大小则主要取决于前者。

  滚道部分在回转时产生的摩擦阻力矩主要取决于轴承间隙的大小。间隙大则阻力小,间隙小则阻力相应增大。偏航轴承要求零间隙或负间隙,负间隙的多少由装配后的摩擦阻尼力矩来决定。因此说装配后的摩擦阻尼力矩大小基本上取决于偏航轴承的装配间隙值,而此值的形成又主要取决于:滚道淬火前的精车尺寸、滚道面淬火、滚道淬火后的磨削尺寸和滚动体的尺寸选配四个环节。

  风电轴承(偏航轴承、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。

  风力发电机可能工作在极寒冷的地区,环境温度低至—400 c左右,轴承的工作温度在—200C左右,轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷。

  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。

  风力发电机设备在野外工作,支承而且偏航、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。

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