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摘要：轴承是风电增速齿轮箱运转的主要零部件，而高速轴轴承由于转速相对较高，往往又是重点检查对象。高速轴轴承在工作中常常出现高温的现象，造成轴承工作效率低下进而影响风机的发电效率。本文通过对MW级风电增速齿轮箱高速轴轴承高温现象进行分析，发现了影响高速轴轴承高温的主要原因有：增大的摩擦力矩、偏小的轴承游隙、润滑冷却功率不足等因素。本文结合实际应用情况进行了高温因素分析并提出了应对策略。
关键词：风电机组；风电增速齿轮箱；齿轮箱轴承；高速轴轴承；轴承高温1高速轴轴承设计分析
由于风电增速齿轮箱应用的特殊工况，各零部件不仅要承受轴向力还要承受径向力，故所有的齿轮常采用斜齿轮设计。针对高速轴系，由于转速相对较高，为了在工作中能够稳定地传递力和扭矩，常采用圆柱轴承和圆锥滚子轴承的设计。由于结构的设计，往往下风向的圆锥滚子轴承是所有轴承中温度最高的部件。圆锥滚子轴承的应用在设计中考虑了轴承安装的便利性，将圆锥滚子轴承采用面对面的配合方式。高速轴轴承的内部设计结构包括上风向、下风向、箱体、端盖等结构。如图1所示为高速轴及其轴承配置结构简图：
图1 高速轴及其轴承配置结构简图
2高速轴轴承响高温影因素分析
2.1摩擦力矩增大
在高速轴轴承的实际装配中，摩擦力矩会受到多种因素的制约，在轴承的运行过程中，高速轴联轴器的对中偏差以及油品清洁度的高低都可能会增大摩擦力，进而引起温度的升高。
为了保证风电增速齿轮箱高速轴与发电机驱动端的同轴度，要使用联轴器进行连接。如果同轴度的误差较大，那么联轴器与传动轴的轴承就会产生很大的负荷，就会导致轴承之间的摩擦过大，造成温度的升高。为了减少高速轴联轴器的对中偏差，可以使用激光对中仪进行精准校正，以此消除附加负荷的产生，减少负荷。
2.2轴承之间游隙偏小
在没有负荷的情况下，轴承内外圈能够游动的最大距离称之为轴承游隙。内外圈的轴向移动称之为轴向游隙，内外圈的径向移动称之为径向游隙。轴承之间的游隙在轴承的工作中发挥着十分重要的作用，它能够预留空间，以便内圈、外圈、滚动体受热膨胀，还可以有助建立润滑油道进行润滑。轴承游隙要根据滚动体受热膨胀的程度来调整间隙值大小，切勿随意调整，轴承游隙的大小一旦不符合标准，就很有可能会造成严重后果[1]。轴承寿命与游隙大小的关系图如图2所示。
图2 轴承-游隙曲线
从图2中我们可以清楚地看出，当轴承之间的游隙为正值的时候，轴承的寿命随着轴承游隙的增大而减小；当轴承之间的游隙为负值的时候，随着游隙间距的增大，轴承的寿命先增加在达到最大值后减小，减小的速度比在游隙为正值的时候减小的速度要快的多。这是因为在游隙过大的环境下，轴承所有的滚子在工作时不能同时受力，这就会导致轴承的表面受损从而使减少轴承的寿命。当轴承之间的游隙过小时，滚动体的热膨胀会填充轴承之间的游隙，从而会造成轴承之间的挤压，破坏轴承。所以，在实际工作中，必须要选用合理的轴承游隙，一般略为负最为适宜[2]。
2.3润滑冷却功率不足
润滑冷却的主要工作就是对齿轮油和轴承进行润滑和散热。目前常用的冷却方式是风扇冷却，常用低速和高速两个散热电机。一般情况下，PLC会根据齿轮油和轴承的温度来控制低速和高速电机的使用，要选择稍微高于齿轮油温度的散热功率。但是，会遇到油冷风扇最大的功率礽不能满足散热需要的问题，那么就不能保证及时对齿轮油和轴承进行散热，就容易导致油温和轴承的温度过高，很容易受损。所以要时常对油冷风扇进行检查，对扇叶破损、脱落的情况及时进行处理，并及时更换老旧的油冷风扇，确保油冷风扇的功率能达到散热的需要。
结束语
齿轮箱高速轴轴承是风电机组中重要的零件之一。在风机组中，只有不断的加强齿轮箱高速轴轴承运转的性能，才能有效的增加高速轴轴承的运转效率。保证高速轴系的对中要求，选择合理的轴承游隙，设计充足的润滑冷却能力的等等都将有效的降低高速轴轴承温度。
参考文献：
[1]王付岗，李成晨，卓然，等.MW级风电增速齿轮箱高速轴轴承高温问题研究[J].机械传动，2019，43（5）：161-166.
[2]刘其勇，黄永平，刘波，等.FLR5000H风电主增速齿轮箱[Z].重庆齿轮箱有限责任公司.2015.
[3]大连理工大学.一种用于6～8MW半直驱风电机组的功率分流式增速齿轮箱：中国，CN201510161790.6[P].2015-07-15.
论文作者:张雪娇
论文发表刊物:《河南电力》2019年1期
论文发表时间:2019/9/2
标签：轴承论文; 游隙论文; 齿轮箱论文; 风电论文; 联轴器论文; 高温论文; 滚子论文; 《河南电力》2019年1期论文;