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风电机组齿轮箱轴承常见失效模式及解决方案

导读: 风电机组齿轮箱是连接机组主轴和发电机的传动部件,其主要功能是将主轴的低速运转输入,转化成中速或高速发电机所需的输出,是风力发电机中的重要部件之一。由于风力发电机齿轮箱的复杂工况及对可靠性等方面的高要求

  1. 引言

  风电机组齿轮箱是连接机组主轴和发电机的传动部件,其主要功能是将主轴的低速运转输入,转化成中速或高速发电机所需的输出,是风力发电机中的重要部件之一。由于风力发电机齿轮箱的复杂工况及对可靠性等方面的高要求,风力发电机齿轮箱的设计及应用,尤其是作为关键零部件的轴承的选型、安装及使用显得尤为重要。不恰当的轴承选型或是不当的安装和使用,会导致轴承的各种损伤和失效模式,甚至还可能会损伤到齿轮箱里其他的零部件。这些损伤和失效都会直接或间接的导致机组停机,不但影响生产率,还会产生计划外的更换和维护成本。铁姆肯公司可针对多种常见失效模式提供有效解决方案。

  2. 风电机组齿轮箱轴承常见失效模式及解决方案风力发电机齿轮箱设计多种多样,但是基本上都是由行星级和平行级组成。本文以目前比较常见的一种以行星架为输入,内齿圈固定,太阳轮输出并传递到平行级的设计为例,分析说明常见的轴承失效模式及相应的解决方案。

  2.1 行星架轴承

  2.1.1 常见失效模式 行星架轴承的选型和应用是和主轴的设计相关的。目前常见的行星架轴承是满装滚子的圆柱滚子轴承。如果主轴轴承选用调心滚子轴承,不论是单个调心滚子主轴轴承的3 点支承设计还是两个调心滚子主轴轴承的4 点支承设计,由于调心滚子轴承径向和轴向游隙的存在(如图1 所示),当风力发电机在刹车或是其他出现轴向载荷交替变换方向的工况时,主轴及其后面连接的行星架在轴向可能会有窜动。此时如果使用圆柱滚子轴承作为行星架轴承,由于其内外圈在轴向方向上有一定的相对错位空间,因此来自主轴的轴向窜动会传递到行星架的圆柱滚子轴承,而如果窜动量足够大,则对圆柱滚子轴承会造成冲击。而且,由于内齿圈和齿轮箱箱体是连成一体的,所以行星轮和行星架一起轴向窜动还会对行星轮造成齿面磨损(如图2 所示)。

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