浅谈风力发电机变桨轴承齿面微动磨损危害与预防

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1、学兔兔www.xuetutu.com·6·轴承技术2012年第3期浅谈风力发电机变桨轴承齿面微动磨损的危害及预防(风电轴承制造部)李光普陈晓磊张志伟摘要：为了避免由于设计和使用不当，影响风力发电设备的使用寿命，文章从风力发电场的实际状况出发，分析了变桨轴承在使用过程中齿面产生的微动磨损的原因、危害及预防措施。关键词：风力发电机；变桨轴承；微动磨损；危害；预防1引言情况下将可能引起事故的发生。随着我国风力发电技术的不断成熟和推广，风力发电已经是我国绿色能源的重要组成部分，然而，风力发电设备由于设计及使用的不当，经常会出现一些问题，直接影响到风力发电设备的使用寿

2、命。变桨轴承是风力发电设备的关键部件，根据风力发电场跟踪服务所掌握的情况，变桨轴承齿面磨损已经成为一种较为突出的现象，本文主要浅析了变桨轴承齿面磨损机理和其危害性，并提出预防措施，以延长轴承的使用寿命。图12现状目前，大功率风力发电机组所用变桨轴承3原因分析采用的结构形式多为内圈带齿双排四点接触首先需要了解风力机在不同情况下所受球转盘轴承。变桨轴承安装于叶片和轮毂之的载荷情况，根据NASALewis研究中心在研制间，通过驱动电机、减速机构和驱动齿轮的驱动，使叶片可以相对其轴线旋转进行变桨，起风力发电机时对各种工况分析不难看出，影响风机载荷的工况主要集中在：风

3、向、偏转速度到了平稳风力的作用。由于变桨机构往往没和偏转方向的变化；转速的变化；风速的变化；有刹车盘等刹车装置，完全依靠驱动电机抱闸桨距的变化；风剪切效应；塔影效应；阵风效固定驱动齿轮来完成变桨轴承的定位，故在变应；起动——停机，突然停机；停机遭遇极大阵桨轴承内圈齿面和驱动齿轮齿面长期啮合区风。而上述各种工况都将影响桨叶的受力情域就出现了磨损现象(如图1)，磨损深度不一，况，为了研究方便，常常将叶片受力分为三种同时周围伴有大量的褐色金属粉末，这种磨损力：空气动力、离心力和重力。空气动力使叶随着深度的加大，不仅造成齿强度的降低，同时也将会直接影响变桨轴承及驱动

4、齿轮间齿片承受弯曲和扭转力；离心力使叶片承受拉啮合的侧隙，增加了桨叶的不稳定性，在一定伸、弯曲和扭转力；重力使叶片承受拉压、弯曲学兔兔www.xuetutu.com轴承技术2012年第3期·7·和扭转力。这些载荷将使变桨轴承承受交变微动在接触表面间产生细小的磨屑，在空气中的径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，同时也承磨屑被氧化，这些氧化物被称为“微动斑”、“锈受桨叶扭转所带来的交变扭转力，变桨轴承主斑”、“粘结斑”等，它们的颜色与微动件材质的要受力情况见图2。颜色有所不同，因而在损伤区有无“微动斑”是区分通常磨损与微动磨损的一个重要标志)。同时，风力发电机组通常处

5、在复杂多变的大气环境中，受气温变化形成的冷凝水、海风中的盐分、酸雨和腐蚀性气体等的腐蚀，遭受的微动磨损中伴随有微动腐蚀(微动腐蚀是指在电解质或其他腐蚀性溶液中，微动与腐蚀联合作用造成的表面损伤，腐蚀作用占优势)，这也加M剧了变桨轴承齿面微动磨损。由于风场条件有限，如果齿面出现的微动磨损造成的磨粒未被及时清理和润滑，那么，微动磨损后紧接着啮合齿面损伤将进入到磨图2料磨损阶段(磨料磨损是由于悬浮在润滑剂中根据力的平衡原理，桨叶受到的扭转力通或嵌人啮合齿面上的坚硬微粒、如金属碎屑、过变桨轴承内齿和驱动齿轮的啮合达到平衡，氧化皮、锈蚀物、沙粒、研磨粉或类似物使齿面但

6、在啮合区域形成了交变应力集中区，并随着材料移失或错位)，该阶段是齿面损伤的加速扭转力的变化使两齿面啮合部位形成微小的期。由此可见，缺少润滑和磨粒磨损是变桨轴相对运动，当接触处的润滑油脂不能及时补充承齿面磨损的主要原因，依据JB／T5664—2007时，就容易产生微动磨损(微动磨损是指由于《重载齿轮失效判据》磨损失效的判据标准(图3)，齿面磨损失效的周期要远远小于风机3．2．2磨损失效的判据a)任何一种磨损，或数种磨损同时存住当齿根两侧耗损量之和△S(nl1]1)齿轮法向模数m(111111)的百分比值M(M=AS／肌)达到或超过表2所列指标时，则该齿轮应被划

7、为失效。表2磨面极限磨耗率MM重载齿轮分类1J<1()m／su≥lOm／s～20m／~I40％3()％．1T30％20％IJJl5％l0％图3学兔兔www.xuetutu.com·8·轴承技术2012年第3期设计的20年寿命。擦因数，从而改善齿啮合表面接触状况。4预防措施②从结构设计来看，为了保证长寿命、不在各种装备系统中，只要接触件作微幅相易更换的部件有效使用寿命，往往需要降低相对运动，就会出现微动损伤，这是无法避免的关容易更换和容易维护的部件，所以，在提高现象，但可针对不同的失效形式，采取相应的变桨轴承齿面性能的同时，降低相对容易更换措施和防护方法来降低

8、微动磨损的危害，延长的驱动齿轮表面硬度等性能，通过驱