兆瓦级风电变桨轴承的技术要求与制造
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量 兰
二 鱼 轴承 2
2 1年 6 0 1 期
CN41— 11 /TH B a i g 2 48 e rn 01 N 6 1. o.
兆 瓦级风 电变桨轴承 的技术 要求与制造
张宏伟 扈文庄 邢振平 刘河 , , ,
(. 1 大连冶金 轴承股 份有限公 司, 辽宁 大连 16 0 ; . 阳轴研科技股份有 限公 司, 12 2 2 洛 河南 洛 阳 4 13 ; 70 9
角) 实现对风力 发电机叶片输 出功率 的控制和桨 叶 的安全 性保 证 。变 桨 轴 承承 受 3个 方 向交 变 的
轴 向力 、 向力 和 大 的倾 覆 力 矩 , 荷 分 布 如 图 1 径 载
所示 。
变桨轴承的工作环 境非常恶劣 ( 高温 、 高寒 、 高原 、 高盐 和高风沙) 要使其满足 2 , 0年使用 寿命 的要 求 , 就必 须保 证 变桨 轴 承 在 整个 运 行 期 间 , 保
[ 8 曹 同坤 , 1] 邓建新 . 种 自润 滑 陶瓷摩 擦磨 损性 能 的 一
研究 [ ] 摩擦学学 报 ,0 5 6 :6 5 8 J. 2 0 ( ) 54— 6 . [9 蒋 阳 , 1] 夏永 红 , 程继 贵. 石墨/ T 自润滑 陶瓷 基复 ZA
合材料摩擦学 特性 的研究 [ ] 粉末冶金 技术 ,99 J. 19
化层 与基 体 之 间 并 产 生 疲 劳 裂 纹 , 重 时 会 使 沟 严
触球 结 构 , 要保 证双 沟 道 均衡 地 承受 载 荷 , 在 且 故
加 工上 又 有 别 于 普 通 回转 支 承 。其 特 殊 性 在 于 :
所 有 的工艺 措 施 都 是 为 了保 证 成 对 合 套 的 内 、 外 圈沟心距 一致 以及 单个 套 圈 的两沟 道 平行 度 达 到 很 高要 求 。因此 , 基于 上 述 两点 , 工 中首先 要 通 加 过 多次 高温 回火 最大 限度 地 消 除套 圈 自身在 热 处 理 和粗 加工 时 的残 余 应 力 , 以避 免 在 加 工 过 程 中 因应力 释放 而造 成套 圈 的变 形 。关 键 工 序精 加 工
有 效硬化 层 成 品厚 度 取 决 于钢 球 直 径 , 薄 应 大 最 于 4 5mm; 部 采 用 中频 或 高 频 表 面淬 火 , 度 . 齿 硬 为 5 6 R 有效 硬化 层 厚 度参 照 IO 63 0~ 0H C, S 36— 5 E 标 准规 定 , () 最薄应 大 于 15mm。 .
套 圈沟 道 的硬 度和 有效 硬化 层 厚度 是 轴 承寿
[ 2 2]
Un lH, ma o l , a igu U,e .Si i g F i - a Mi r gu A K do l t 1 a l n re d t n a d We rB h v o ro oye rf oo t ye ea d i n a e a iu fP ltta u re h ln n o l
( 编辑 : 张旭 )
《 轴承} 0 1N . 2 1 . o6
命的保障基础 。由于 4 CM 4表面淬火后硬化层 2r o 与基 体之 间没 有过 渡层 , 因此 在 承 受载 荷 时 , 出现
疲 劳 的位 置在 硬化 层 与基 体 之 间 。如果 沟道 硬 化 层厚 度不 足 , 道 载 荷 的作 用 力 会 直 接 作 用 在 硬 沟
持均 匀和 稳定 的启 动 摩 擦 力矩 、 效 的密 封 , 桨 有 变
不能 出现 失败 。
由于兆 瓦级 风 电变 桨轴 承 要 求 高 可靠 性 和长
图 1 变 桨轴 承 载 荷 分 布 示 意 图
使用寿命且又是双排 四点接触球结构 , 因此 , 对成 品和零件的技术要求不 同于普通 回转支承。套 圈 材料要求为炉外精炼真空脱气 、 符合 E 103标 N08 准的合金结构钢4 CM 4 套圈基体做调质处理 , 2 ro ;
道 之 间产 生 的 冲击 载 荷 , 承采 取 负游 隙 , 轴 即沟 道 与 钢球 之 间有 预 过 盈 , 盈 量 用启 动 摩 擦 力 矩 来 过 确 定 。2个 单沟 道 启 动 摩擦 力 矩 的差 值 是 2个 单 沟 道过盈 量 的差 值 , 盈 量 的差 值 直 接 影 响 2个 过 沟 道承 受载 荷 的分 配 。 为使 2个 沟道 均衡 地承 受 载 荷 , 单 沟 道 启 动 摩 擦 力 矩 的差 值 应 尽 可 能 2个 小 。成 品启 动摩擦 力 矩 ( 未装 密 封 ) 与单 沟 道启 动 摩 擦力 矩 的关 系决 定 了轴 承 能 否 实现 双 排 沟道 同
B i r ,ta.A Suy o h r t n ad Wer h maa e 1 td Hale Waihona Puke Baidu teF co n a j i i
Be a iro TF i e t u n n p ril s h vo f P E F l d wi Al mi a Na o a t e l h e
响 轴承 的 回转 , 重 时甚 至 会 卡死 轴 承 。 因此 , 严 套 圈 沟 道采 用 中频 表 面淬 火 , 度 为 5 6 R 硬 7~ 2 H C,
作 台 的高精 度 数 控 立 车 精 车 双 沟 道 ; 是 用 高 精 二
度 数控 立磨 1 次磨 削 双沟道 。 采 用带 电子 吸盘 工作 台 的高精 度 数 控立 车 精
( )2 3~ 7 . 4 :7 2 6 [0] Jy ep K ekr Ia eu su Sii a e 2 ade h da ,on N gl e . l n WerB — e dg
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只是每 个 型号 都 要 配 备 金 刚石 滚 轮 , 没 有 形 成 在
批 量生 产 时 , 产 成 本 较 高 。采 用 精 磨 沟 道 方 法 生
时承受载荷 。成品启动摩擦力矩与单沟道启动摩
擦 力矩 之 比为 13~17时 , 能保 证 双 排 沟道 同 . . 才 时 承受 载荷 ; 比例 关 系超 出 范 围则 意 味 着 双 排 四 点 接触 球轴 承承 载能 力减 为 单 排 四点 接 触 球轴 承 承 载能 力 , 一旦装 机会 给 风 机带 来 极 大 隐患 , 当风 机 需要 承受 极 限载 荷 时 , 由于 轴 承 的 承 载 能 力 将 达 不 到设 计 要求 而造 成变 桨失 败 。 软 带是 轴承 承受 载 荷 的薄 弱 环 节 。单 个套 圈 沟 道 的 2个 软带位 置 应相错 10 , 装 运行 时 , 8。安 在 软 带位 置要 保证 相 当于有 1 沟道在 承受 载荷 。 个
—
pse J . o p seS utrs20 , :0 oi [ ]C m i t c e , 98 12—19 t o t r u 0 9 0.
39 6.
[4 A i z hd a zdh LU R n , i j . oe 2 ] leaK od m a e , I og WU X — i N vl r a
双 沟道 采取 的方 法 有 两 种 : 是 用 带 电子 吸 盘 工 一
道材 料呈 片状 脱 落 , 成 轴 承 损 坏 。当 承 受 瞬 间 造 极 限载荷 时 , 在 沟 道 与 钢 球 接 触 部 位 产 生 塑 性 会 变形 ( 痕 ) 影 响轴承 的 回转 , 生 振动 。当长 时 压 , 产 间 承受 大载荷 时 , 钢球 会 缓慢 地 挤 压 沟道 , 沟 道 使 产 生塑性 变形 , 变形 量从 软 带 挤 出形 成 凸 出 , 将 影
中图分类号 :H13 3 1 T 3 .3 文献标志码 : A 文章编 号 :00— 7 2 2 1 )6— 0 1— 4 10 3 6 (0 10 0 6 0
1 变 桨轴 承 的技 术要 求
变 桨轴 承 作 为 风 力 发 电 机 的关 键 部 件 , 变 与 桨驱 动装 置 一起 作用 , 过 改变 叶片 角度 ( 桨距 通 即
i o oi s U drD o dtn [ ] Ma r s t C mpse n e r C n io s J . t i s t y i ea l
adD s n 20 ,5 3 :3 2 5 n ei ,0 4 2 ( )2 9— 4 . g
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车双沟 道 , 主要是 利用 电子 吸 盘工 作 台装 夹 工 件 , 能 很好 地 消 除 工 件 自身 原 有 的 变 形 对 加 工 的 影 响 , 以加 工 出 高平 面度 的 工 件基 准 面 和 很 好 的 可
两 沟道 平行 度 ; 用机床高 重复定 位精度 配 以陶瓷 利
为消除轴承运行时高频振动造成 的钢球与沟
或立 方碳化 硼 刀具 , 加工 出公 差小 于 008mm 的 .0 沟道 中心距和很 好 的沟道 轮廓度 , 但加 工 时要 有高 精度 的两沟道 中心距测量设备 定期进行检测 。 采 用 高 精度 数 控 立 磨 1次磨 削 双 沟道 , 将 是 两 片经 过 同一 金 刚石 滚 轮 成 形 修 整 的 砂 轮 对 内 、 外 圈 的双沟 道 同时 进 行 磨 削 加 工 , 能 保 证 沟 道 既 中心距 一 致 的要 求 , 使 沟 道 表 面 粗 糙 度 降 低 。 又
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W e , 0 9, 6 6 6—6 7 r a 2 0 2 6: 4 5.
[ ] We ,0 3 24:7 5 0 J . a 20 ,5 53— 8 . r
收 稿 日期 :0 0—1 — 3 修 回 日期 :0 1 0 — 9 21 1 0: 21 — 1 2
硬度 大于 2 0H 材料 的力 学性 能要 达到 : 6 B, 抗拉 强 度 ob 5 a屈 服 强度 ≥60MP 、 长 率 r≥80MP 、 5 a 伸
≥1 %、 4 2 一 0℃时 V形试棒 的冲击功平均值大 于 2 。保持架采用低合金高强度结构钢 Q 4 C 7J 35 或合 金结 构钢 Q T 30 m制造 。 SE8T
10 7 ) 0 16 3 金风科技股份 有限公司 , 京 . 北
摘要 : 通过研究和分析使用 工况 , 确定 出兆 瓦级风电变桨轴 承具体 细化 的技术要 求 , 提 出了相应 的加工 工艺 并 和测量方法 , 制造 出满足 2 0年使用寿命要求 的兆瓦级风电变桨轴承 。 关键词 : 变桨轴承 ; 技术要求 ; 寿命 ; 加工工 艺 ; 测量
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[ 1 G eoy Sw e 2] r r a yrW,K v ru ebr, rve g ei D Fedn eg Paen n
二 鱼 轴承 2
2 1年 6 0 1 期
CN41— 11 /TH B a i g 2 48 e rn 01 N 6 1. o.
兆 瓦级风 电变桨轴承 的技术 要求与制造
张宏伟 扈文庄 邢振平 刘河 , , ,
(. 1 大连冶金 轴承股 份有限公 司, 辽宁 大连 16 0 ; . 阳轴研科技股份有 限公 司, 12 2 2 洛 河南 洛 阳 4 13 ; 70 9
角) 实现对风力 发电机叶片输 出功率 的控制和桨 叶 的安全 性保 证 。变 桨 轴 承承 受 3个 方 向交 变 的
轴 向力 、 向力 和 大 的倾 覆 力 矩 , 荷 分 布 如 图 1 径 载
所示 。
变桨轴承的工作环 境非常恶劣 ( 高温 、 高寒 、 高原 、 高盐 和高风沙) 要使其满足 2 , 0年使用 寿命 的要 求 , 就必 须保 证 变桨 轴 承 在 整个 运 行 期 间 , 保
[ 8 曹 同坤 , 1] 邓建新 . 种 自润 滑 陶瓷摩 擦磨 损性 能 的 一
研究 [ ] 摩擦学学 报 ,0 5 6 :6 5 8 J. 2 0 ( ) 54— 6 . [9 蒋 阳 , 1] 夏永 红 , 程继 贵. 石墨/ T 自润滑 陶瓷 基复 ZA
合材料摩擦学 特性 的研究 [ ] 粉末冶金 技术 ,99 J. 19
化层 与基 体 之 间 并 产 生 疲 劳 裂 纹 , 重 时 会 使 沟 严
触球 结 构 , 要保 证双 沟 道 均衡 地 承受 载 荷 , 在 且 故
加 工上 又 有 别 于 普 通 回转 支 承 。其 特 殊 性 在 于 :
所 有 的工艺 措 施 都 是 为 了保 证 成 对 合 套 的 内 、 外 圈沟心距 一致 以及 单个 套 圈 的两沟 道 平行 度 达 到 很 高要 求 。因此 , 基于 上 述 两点 , 工 中首先 要 通 加 过 多次 高温 回火 最大 限度 地 消 除套 圈 自身在 热 处 理 和粗 加工 时 的残 余 应 力 , 以避 免 在 加 工 过 程 中 因应力 释放 而造 成套 圈 的变 形 。关 键 工 序精 加 工
有 效硬化 层 成 品厚 度 取 决 于钢 球 直 径 , 薄 应 大 最 于 4 5mm; 部 采 用 中频 或 高 频 表 面淬 火 , 度 . 齿 硬 为 5 6 R 有效 硬化 层 厚 度参 照 IO 63 0~ 0H C, S 36— 5 E 标 准规 定 , () 最薄应 大 于 15mm。 .
套 圈沟 道 的硬 度和 有效 硬化 层 厚度 是 轴 承寿
[ 2 2]
Un lH, ma o l , a igu U,e .Si i g F i - a Mi r gu A K do l t 1 a l n re d t n a d We rB h v o ro oye rf oo t ye ea d i n a e a iu fP ltta u re h ln n o l
( 编辑 : 张旭 )
《 轴承} 0 1N . 2 1 . o6
命的保障基础 。由于 4 CM 4表面淬火后硬化层 2r o 与基 体之 间没 有过 渡层 , 因此 在 承 受载 荷 时 , 出现
疲 劳 的位 置在 硬化 层 与基 体 之 间 。如果 沟道 硬 化 层厚 度不 足 , 道 载 荷 的作 用 力 会 直 接 作 用 在 硬 沟
持均 匀和 稳定 的启 动 摩 擦 力矩 、 效 的密 封 , 桨 有 变
不能 出现 失败 。
由于兆 瓦级 风 电变 桨轴 承 要 求 高 可靠 性 和长
图 1 变 桨轴 承 载 荷 分 布 示 意 图
使用寿命且又是双排 四点接触球结构 , 因此 , 对成 品和零件的技术要求不 同于普通 回转支承。套 圈 材料要求为炉外精炼真空脱气 、 符合 E 103标 N08 准的合金结构钢4 CM 4 套圈基体做调质处理 , 2 ro ;
道 之 间产 生 的 冲击 载 荷 , 承采 取 负游 隙 , 轴 即沟 道 与 钢球 之 间有 预 过 盈 , 盈 量 用启 动 摩 擦 力 矩 来 过 确 定 。2个 单沟 道 启 动 摩擦 力 矩 的差 值 是 2个 单 沟 道过盈 量 的差 值 , 盈 量 的差 值 直 接 影 响 2个 过 沟 道承 受载 荷 的分 配 。 为使 2个 沟道 均衡 地承 受 载 荷 , 单 沟 道 启 动 摩 擦 力 矩 的差 值 应 尽 可 能 2个 小 。成 品启 动摩擦 力 矩 ( 未装 密 封 ) 与单 沟 道启 动 摩 擦力 矩 的关 系决 定 了轴 承 能 否 实现 双 排 沟道 同
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作 台 的高精 度 数 控 立 车 精 车 双 沟 道 ; 是 用 高 精 二
度 数控 立磨 1 次磨 削 双沟道 。 采 用带 电子 吸盘 工作 台 的高精 度 数 控立 车 精
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批 量生 产 时 , 产 成 本 较 高 。采 用 精 磨 沟 道 方 法 生
时承受载荷 。成品启动摩擦力矩与单沟道启动摩
擦 力矩 之 比为 13~17时 , 能保 证 双 排 沟道 同 . . 才 时 承受 载荷 ; 比例 关 系超 出 范 围则 意 味 着 双 排 四 点 接触 球轴 承承 载能 力减 为 单 排 四点 接 触 球轴 承 承 载能 力 , 一旦装 机会 给 风 机带 来 极 大 隐患 , 当风 机 需要 承受 极 限载 荷 时 , 由于 轴 承 的 承 载 能 力 将 达 不 到设 计 要求 而造 成变 桨失 败 。 软 带是 轴承 承受 载 荷 的薄 弱 环 节 。单 个套 圈 沟 道 的 2个 软带位 置 应相错 10 , 装 运行 时 , 8。安 在 软 带位 置要 保证 相 当于有 1 沟道在 承受 载荷 。 个
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双 沟道 采取 的方 法 有 两 种 : 是 用 带 电子 吸 盘 工 一
道材 料呈 片状 脱 落 , 成 轴 承 损 坏 。当 承 受 瞬 间 造 极 限载荷 时 , 在 沟 道 与 钢 球 接 触 部 位 产 生 塑 性 会 变形 ( 痕 ) 影 响轴承 的 回转 , 生 振动 。当长 时 压 , 产 间 承受 大载荷 时 , 钢球 会 缓慢 地 挤 压 沟道 , 沟 道 使 产 生塑性 变形 , 变形 量从 软 带 挤 出形 成 凸 出 , 将 影
中图分类号 :H13 3 1 T 3 .3 文献标志码 : A 文章编 号 :00— 7 2 2 1 )6— 0 1— 4 10 3 6 (0 10 0 6 0
1 变 桨轴 承 的技 术要 求
变 桨轴 承 作 为 风 力 发 电 机 的关 键 部 件 , 变 与 桨驱 动装 置 一起 作用 , 过 改变 叶片 角度 ( 桨距 通 即
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车双沟 道 , 主要是 利用 电子 吸 盘工 作 台装 夹 工 件 , 能 很好 地 消 除 工 件 自身 原 有 的 变 形 对 加 工 的 影 响 , 以加 工 出 高平 面度 的 工 件基 准 面 和 很 好 的 可
两 沟道 平行 度 ; 用机床高 重复定 位精度 配 以陶瓷 利
为消除轴承运行时高频振动造成 的钢球与沟
或立 方碳化 硼 刀具 , 加工 出公 差小 于 008mm 的 .0 沟道 中心距和很 好 的沟道 轮廓度 , 但加 工 时要 有高 精度 的两沟道 中心距测量设备 定期进行检测 。 采 用 高 精度 数 控 立 磨 1次磨 削 双 沟道 , 将 是 两 片经 过 同一 金 刚石 滚 轮 成 形 修 整 的 砂 轮 对 内 、 外 圈 的双沟 道 同时 进 行 磨 削 加 工 , 能 保 证 沟 道 既 中心距 一 致 的要 求 , 使 沟 道 表 面 粗 糙 度 降 低 。 又
oe r a yA l d iv r l igB aig[ ] pdTi l l yA dt ef i n er s J . bo o i oSd n
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硬度 大于 2 0H 材料 的力 学性 能要 达到 : 6 B, 抗拉 强 度 ob 5 a屈 服 强度 ≥60MP 、 长 率 r≥80MP 、 5 a 伸
≥1 %、 4 2 一 0℃时 V形试棒 的冲击功平均值大 于 2 。保持架采用低合金高强度结构钢 Q 4 C 7J 35 或合 金结 构钢 Q T 30 m制造 。 SE8T
10 7 ) 0 16 3 金风科技股份 有限公司 , 京 . 北
摘要 : 通过研究和分析使用 工况 , 确定 出兆 瓦级风电变桨轴 承具体 细化 的技术要 求 , 提 出了相应 的加工 工艺 并 和测量方法 , 制造 出满足 2 0年使用寿命要求 的兆瓦级风电变桨轴承 。 关键词 : 变桨轴承 ; 技术要求 ; 寿命 ; 加工工 艺 ; 测量
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