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  • 风力发电机的轴承解决方案

产品详细信息

  【科技前沿】 【身手文献】 【专家视点】 【筑设选型】 【利用实例】 【处置计划】 【身手参数】 【行业圭表】

  源泉:佳工机电网 更新功夫:2011-02-21 08:17:18[我要投稿]

  跟着新能源利用的进展,举动新能源中拓荒较早的风能,正在电网中吞没了越来越大的比重。同时,越来越众的成立商拓荒了各样区别的风力发电机主机,为了加强其产物正在市集上的比赛能力,从传动链安排的校正,到各样零部件区别功效的斟酌,都成为风力发电机主机安排校正的区别斟酌要素。

  举动风力发电机的厉重零部件,轴承的选用不绝是主机坐褥厂商最珍视的题目,无论是轴承自身的安排,仍旧轴承摆设的采用,都决意着风力发电机主机的运转本能及应用寿命。

  因为风力发电机运转工况纷乱,主机维修本钱较高,担保其运转的牢靠性,即风力发电机的应用寿命,不绝都是困扰主机成立商的厉重题目。个中轴承的利用对主机效果的影响极为厉重。是以,基于风力发电机的纷乱性,SKF特意为其并拓荒了一种奇特的轴承,即“Nautilus”轴承一种具有奇特的大接触角的双列圆锥滚子轴承(图1)。

  古板的风力发电机轴承摆设为双轴承支持。按照风力发电机的事业道理,传动链一般采用如下安排:主轴、齿轮箱(增速箱)和发电机。正在主轴上,采纳双轴承的摆设是对照古板且对照常用的花式,采用的轴承类型按照安排条件的区别而有所区别,但一般较为古板的轴承摆设为球面滚子轴承摆设或圆锥滚子轴承摆设。

  双轴承摆设的好处正在于主轴轴承承担了大部门纷乱的风力载荷,除扭矩外,根基上没有其他载荷会传达到传动链的齿轮箱里,给齿轮箱的安排带来了极大容易。但这种摆设也有其本身的错误,譬喻传动链较长,除主轴长度外,还要斟酌主轴与齿轮箱贯穿的联轴器的长度。是以,正在小功率的风力发电机中,这种摆设对照常睹。正在大功率的风力发电机中,过长的传动链则意味着更大的体积以及更高的成立本钱。

  现最新的主轴轴承摆设处置计划为单轴承支持。跟着风力发电机的进展,大功率风力发电机成为市集进展的趋向,较高的能量密度也成为各主机成立商争相追逐的宗旨,给轴承安排带来了极大离间。

  正在大功率风力发电机里,要担保有足够的载荷才气承担较大的风力载荷。是以,主轴,席卷轴承的尺寸势需要增大,而这一定会形成主机完全重量的增补,随之而来的则是主陷阱联部件,席卷塔架等零部件成立本钱的增补。那么是否有可以正在普及风力发电机功率的同时还能减轻重量并低浸悉数风力发电机的成立本钱呢?这成为主机厂商和零部件厂商所面对的日益蹙迫的题目,由于本钱的低浸,意味着产物比赛才气的普及。基于以上各式目标,SKF特意为大功率风力发电机拓荒了大接触角的圆锥滚子轴承(图2)。

  该轴承为背对背摆设的圆锥滚子轴承,具有较大的接触角(45)。其不只让单轴承的主轴摆设成为能够,同时大大缩短了古板安排中的传动链长度,使紧凑型的风力发电机安排成为能够。当然,奇特的安排同样担保了轴承或者说传动体系的统统功效。

  古板的配对(或者双列)圆锥滚子轴承,接触角通常惟有20驾驭,正在担保其较大的径向承载才气以外,轴承的轴向承载才气以及承担推翻力矩的才气都有必然的局部。是以,正在一根主轴上要担保安排可以知足利用的条件,必须要有其余一个轴承举动第二个支点承担其余的径向力,并且两个轴承的摆设,技能知足悉数轴正在受到推翻力矩时,不会产生变形。

  而Nautilus轴承打破了古板接触角的安排,将每个单列轴承的接触角放大到45。与古板的双轴承摆设比拟较,Nautilus轴承两个单列轴承接触点的连线间的间隔远远高于通常圆锥滚子轴承,这两个接触点连线的交点可能举动悉数轴系中的两个中心,成为支持轴系运转的效率点。

  除较大的接触角外,该轴承另一个明显的特色便是采用了分段式工程塑料连结架。对待轴承的内部部件来说,滚动体是厉重的承载部件,而连结架除连结滚动的运转状况外,尚有分开滚动体避免其互相间出现摩擦的功效。连结架不是一个受力元件,不行承担任何花式的外力。是以,其往往采用较轻的资料来坐褥,同时,连结架资料要知足另一个条件,即足够的强度。因为连结架正在轴承运转中的挽回所必要的动力是由滚动体所供应的,是以,连结架的资料必要必然的强度来担保其平常的运转。

  对待SKFNautilus轴承来说,为了担保接触角连线足以承担体系中的受力,轴承的尺寸往往都很大,目前市集上利用较众的是直径为2~2.5m的轴承产物。是以,低浸轴承自身重量成为其安排中亟待打破的身手困难。举动承载部件的外里圈和滚动体,为要担保轴承的承载才气,正在选材上不行有涓滴苟且。SKFNautilus轴承采用的工程塑料,不只能担保足够的强度,并且重量较轻,担保了轴承的挽回本能,同时低浸了轴承内部的摩擦。

  分段式安排是SKFNautilus轴承另一大特点(图3)。正在该轴承中四五个滚动体共用一个连结架组件,而各连结架组件之间没有任何其他链接。假若正在该轴承中应用古板的一形式连结架,因为尺寸过大,连结架自身的重量就会使其产生变形,正在轴承运转流程中,这种变形会导致滚动体与连结架的格外接触,出现格外摩擦。这不只会增补轴承的运转温度,并且摩擦对连结架和滚动体资料的磨损也会导致连结架乃至滚动体的变形,最终影响轴承的承载才气乃至应用寿命。

  分段式连结架,每个组件的个别都很小,尽管许众组件放正在一道,也不会出现变形。同时,因为每个组件惟有四到五个滚动体,是以,连结架所出现的摩擦也会被低浸到最小范畴内。

  Nautilus轴承现已被广大利用正在大功率风力发电机中,代替了双轴承安排,缩短了传动链的尺寸。那么这种利用终于能带来什么好处,正在利用中又会出现哪些题目呢?

  古板风力发电机主轴的安排,其轴承的受力分工通常是固定端的轴承承担统统的轴向载荷和部门径向载荷,而另一个轴承举动浮动端承担部门的径向载荷。风场风力载荷的巨细决意了所需轴承的尺寸,而轴承尺寸则决意了两轴承间的间隔,也决意了悉数传动链的长度。

  单轴承(Nautilus)安排是正在担保同样轴承担力前提下,由一个轴承承担统统的轴向和径向载荷,缩小了悉数传动链的尺寸。单轴承安排中除需斟酌内部预紧力外,对待轴承的利用来讲,与双轴承没有任何区别。并且单轴承奇特的连结架安排,使其正在脂润滑和油润滑前提下都具有极度好的运转本能。

  正在主轴上惟有一个轴承,却要完成两个轴承的效率,那么,这个轴承的刚度就成为正在轴承安排中必需斟酌的要害要素。Nautilus轴承的内圈为两个分手的部件,通过对风力发电机利用的校核,正在坐褥中将轴承的内部逛隙安排到理思范畴,正在轴承安置后,就能到达最优化的预紧力,简化轴承的安置流程,同时知足轴升平常运转的必要。

  正在早期的市集上,为了知足单轴承的安排条件,一般采用的轴承为三列圆柱滚子轴承。该轴承的安排形似于反转支承,一列滚动体(形似于圆柱滚子轴承)承担统统的径向力,其余两列滚动体(形似于滚子推力轴承)承担体系中的双向轴向力。该轴承宛如可能知足单轴承摆设的少少功效,但通过轴承运转的剖释觉察举动推力轴承功效的两列滚动体正在轴承做整圈挽回时,滚动体的两个端面不行到达同样的线速率,这就意味着正在轴承运转流程中存正在多量的滑动摩擦。而举动滚动轴承,滑动摩擦是要致力避免的,由于它不只会带来更众的轴承发烧,同时滑动摩擦的润滑正在轴承润滑中也黑白常棘手的一个题目。因为安排上的少少题目,该轴承现正在已不行知足日益走向大功率化的风力发电机的需求。

  除SKFNautilus轴承的连结架安排外,市集上尚有几种区别的连结架安排。现判袂对照一下几种连结架的优错误。

  图4为金属一体的穿销式连结架。顾名思义,该轴承的滚动体为通孔式安排,正在滚动体中心有一根销子判袂贯穿正在连结架侧圈的两头。正在安排上,这种轴承的滚动体尺寸要比相像尺寸的其他轴承大得众,由于不只要知足足够的承载才气,还要正在滚动体内部开一个通孔以便穿销式连结架的安置。其余,滑动部件的润滑是一个很厉重的题目,这正在上文中依然提及。该轴承滚动体内孔与连结架穿销之间整体都是滑动摩擦,不只润滑题目欠好处置,它所带来的轴承发烧也是必须要闭怀的题目。

  另一种范例安排是没有连结架的满滚子轴承安排。当然,从主轴轴承较低的转速来看,满滚子轴承所带来的挽回才气的低浸不敷以成为该轴承利用的反对。然则,滚动体之间的摩擦则是一个不行疏漏的要害。

  轴承中之是以要安排连结架,一个厉重的功效便是将相邻的两个滚动体分裂,正在轴承运转时避免轴承滚动体内部的摩擦,低浸摩擦及噪声。是以,满滚子轴承固然具有很高的承载才气,然则正在主轴轴承上,因为滚动体内部的摩擦其依旧不是理思的采用。

  其余,上文中提及的另一种连结架安排,即与古板轴承犹如的一形式连结架。正在SKFNautilus轴承中没有采用一形式连结架,厉重是因为其尺寸过大,本身重量会惹起连结架的变形,带来更众的滚动体与连结架之间的摩擦。另外,举动出现能源的筑设,风力发电机安排中的一个厉重题目便是普及能量密度,最大化的低浸其零部件的能量亏损。从此角度动身,一形式连结架也有着控制性。

  风力发电机,因其奇特的利用工况,对零部件的采用至闭厉重。据磋商陈说显示,到2012年,风力发电的装机容量将由2007年的90000MW上升至290000MW。风力发电机成立商及运营商,都越来越目标于高牢靠性的风力发电机主机,以到达经济效益与生态效益的均衡。




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