2风力发电机组偏航轴承介绍
风力发电机组机械传动问题解答
1.风力发电机组的机械传动由哪两大部分组成?请说出它们的主要功能。
答:风力发电机组的机械传动由主传动系统和辅助传动系统两大部分组成。
主传动系统的功能是将风轮的转速提高至发电机所需的转速并将风轮吸收的机械能传递给发电机。
辅助传动系统主要有偏航传动系统和变桨距传动系统。
偏航传动装置采用电机或液压马达驱动,通过齿轮减速器带动机舱回转,保持其迎风位置并被制动器可靠定位。
而在电缆扭转达到设定限度时使机舱反向转动实现解缆。
变桨距传动装置是利用电机减速器带动齿轮副或利用伺服油缸推动连杆机构使叶片转动,以便改变其螺距从而控制电机输入转速。
2.主传动增速箱有那些主要特点?答:1)速比恒定不变,传动平稳;2)齿轮副中心距具有可分离性(传动中心距即使有变化,传动比仍保持不变);3)速比范围大;4)传递功率范围广,最大可达5万kW;5)传动效率高,单级传动可达99%;6)结构紧凑,可靠;7)切齿刀具易于制造,互换性好。
3.行星齿轮机构中常使用什么方法让构件在运转过程中受载均匀?答:通常利用行星机构的行星架、行星轮、内齿圈和太阳轮等构件中的一个构件浮动的方式,来实现机构均载。
例如利用太阳轮浮动实现均载。
4.刚性联轴器和弹性联轴器在主传动系统中应用在什么部位?两者的主要区别是什么?答:在齿轮箱低速端使用刚性联轴器,在高速端使用弹性联轴器。
刚性联轴器将两个半轴直接联接成一体,对被联接的两轴间相对位移没有补偿作用,要求对中性较好。
而弹性联轴器对所联接的两轴的相对偏移有一定的补偿能力,同时具有缓冲减振作用。
5.简述偏航系统的主要组成部分及其作用。
答:1)偏航轴承:支撑机舱,与偏航减速器一起实现机舱的迎风转动。
2)偏航减速器:接受主机控制器的指令驱动偏航运动。
3)制动器:偏航过程中起阻尼作用,保持回转平稳;偏航结束后起制动作用,使机舱可靠定位。
4)风向传感器:控制机舱方位,适时发出偏航信号。
5)电缆缠绕传感器:在扭缆达到极限时发出解缆信号。
风电轴承常识
风力发电机用轴承大致可以分为三类，即：偏航轴承、变桨轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。
偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部，变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。
每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承。
偏航、变桨轴承套圈的材料选用42CrMo，热处理采用整体调质处理，调质后硬度为229HB—269HB，滚道部位采用表面淬火，淬火硬度为55HRC-62HRC。
由于风力发电机偏航、变桨轴承的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。
风力发电机主机寿命要求20年，轴承安装的成本较大，因此要求偏航、变桨轴承寿命也要达到20年。
这样风力发电机轴承套圈基体硬度为229HB-269HB，能够承受冲击而不发生塑性变形，同时滚道部分表面淬火硬度达到55HRC-62HRC，可增加接触疲劳寿命，从而保证风力发电机轴承长寿命的使用要求。
风电轴承的类型和技术要求
5风电轴承的类型和技术要求5 . 1偏航变桨轴承5 . 1 . 1轴承类型单排四点接触球转盘轴承、双排四点接触球转盘轴承。
此类轴承具有运转灵活,且能够承受较大的轴向力和倾覆力矩等优点。
5 . 1 . 2技术要求(1)套圈采用符合G B /T3077 - 1999规定的合金结构钢42Cr Mo经调质或正火处理,亦可采用性能相当或更优的其他材料。
钢球采用符合G B /T18254 - 2002规定的GCr15或GCr15Si Mn轴承钢,亦可采用性能相当或更优的其他材料。
(2)热处理:套圈调质后的硬度,齿轮齿面的淬火硬度,滚道表面淬火硬度、有效硬化层深度应符合JB /T10705 - 2007 《滚动轴承风力发电机轴承》标准的要求。
钢球热处理质量应符合JB /T1255 - 2001的规定。
(3)套圈低温冲击功, - 20 ℃Akv不小于27 J。
(4)采用小游隙和负游隙,以减小冲击振动,提高承载能力,并在振动的情况下减小轴承的微动磨损。
偏航轴承的轴向游隙规定为0～50μm,变桨轴承的轴向游隙不应大于0。
(5)采用符合HG/T2811 - 1996标准规定的丁腈橡胶,也可采用性能相当或更优的其他材料制造的密封圈进行密封。
(6)套圈应按G B /T7736 - 2001标准中的I级要求进行探伤。
(7)除滚道和齿轮部分外,其他表面应按G B /T9793和JB /T8427 - 1996的规定进行热喷涂防腐处理,也可采用满足其性能要求的其他防腐方法。
(8)启动摩擦力矩按用户要求。
(9)轴承零件不应有白点、夹杂,零件表面不应有裂纹、锈蚀、烧伤、磕碰和软点等缺陷。
5 . 2传动系统轴承5 . 2 . 1轴承类型(1)主轴轴承:调心滚子轴承,亦有采用大锥角双列圆锥滚子轴承。
(2)发电机轴承:深沟球轴承、圆柱滚子轴承。
(3)增速器轴承:深沟球轴承、圆柱滚子轴承、满滚子圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、四点接触球轴承。
浅谈风力发电机专用的轴承
精心整理
浅谈风力发电机专用的轴承
风力发电机常年在野外工作，工况条件比较恶劣，温度、湿度和轴承载荷变化很大，风速最高可达23m/s，有冲击载荷，因此要求轴承有良好的密封性能和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性，发电机在2-3级风时就要启动，并能跟随风向变化，所以轴承结构需要进行特殊设计以保证低摩擦、高灵敏度，大型偏航轴承要求外圈带齿，因此轴承设计、材料、制造、润滑及密封都要进行专门设计。
1.风机轴承技术要点分析
1.4发电机轴承
发电机轴承采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承。
通过对这两种轴承的结构设计、加工工艺方法改进、生产过程清洁度控制及相关组件的优选来降轴承振动的噪声，使轴承具有良好的低噪声性能。
1.5轴承装机试验技术研究
精心整理
轴承安装后的实际性能不仅与轴承自身性能有关，而且还与轴承的具体安装使用条件密切相关，因此，要对轴承安装时的配合形式、安装中心的对中性进行研究，使轴承在实际使用中能够得到较好的工作性能。
2.风机轴承技术现状
目前，国内开发生产的风机轴承主要是变速器轴承和电机轴承，但性能和寿命还达不到要求。
因此，90%左右的变速器轴承和电机轴承仍然依赖进口。
偏航轴承总成和风叶主轴轴承总成还在研制之中，国内除洛轴、瓦轴等大型国有企业有少量试制外，很少有厂家生产，基本属国内空白。
风电机组变桨、偏航轴承使用手册
282 367 448 554 653 896 1043 1177 1405 1622 1887 2138 2441
5.变桨、偏航轴承的安装 a.变桨、偏航轴承的软带 变桨、偏航轴承因为采用表面淬火技术和装配的需要，在变桨、偏航轴承 的沟道上会留有不淬火区间，此区间的沟道硬度明显低于淬火沟道，不具备承受 大载荷的能力，称为变桨、偏航轴承的软带，用字母‘S’表示，在软带对应位 置的两端面用油漆和钢印标识；如（图九）所示；如风电机组生产商另有要求， 可在供货技术协议中另行规定。 用来装配钢球的工艺孔也不具备承受大载荷的能 力，安装时，装球孔位置也应按软带对待。如（图十）所示 软带：用字母‘S’表示，在软带对应位置的最小最小螺纹啮合深度取决于连接结构的抗拉强度 表八 最小螺纹啮合深度表 最小螺纹啮合深度 Le 紧固等级 10.9/8 级 500 至 700 700 至 900 超过 900 基座材料抗拉强度必须 大于 500 ( N / mm2 )。 图八所示 ds：螺栓直径 lk ：铆长
84.2 110.1 134.4 166.2 195.9 268.8 312.9 353.1 421.5 486.6 566.1 641.4 732.3
225.6 293.6 358.4 444.2 522.4 716.8 834.4 941.6 1124 1297.6 1509.6 1710.4 1952.8
图四
4
δ p :平面度偏差。
最大 δ p =平面度 最大偏差值。 U：周长 平面度最大偏差值 δ p 在 圆周方向上180范围只允 许出现一次，整个圆周面 的平面度偏差数值接近正 弦曲线分布。如（图五） 所示
图五 平面度偏差 δ p 不大于表二的规定
b. 垂直度偏差 δ w
偏航变桨轴承
偏航变浆轴承的未来１、主轴轴承由于主轴轴承所承受的负荷非常大,而且轴较长,容易变形,因此要求轴承必须拥有良好的调心性能。
主轴轴承为调心滚子轴承结构采用轴承钢材料制造能够低速恒定运转。
同时优化的轴承内部结构参数设计和保持架的结构形式．使轴承具有良好的机械性能和极高的可靠性。
２、偏航轴承偏航轴承是风机追踪风向，调整迎风面的保证，转动范围360°．在90°范围上转动频率最高偏航轴承采用四点接触球轴承结构．滚道表面淬火方式确保轴承具有稳定的硬度和淬硬层,合理的齿面模数形状和硬度使轴承在工作中具有良好的耐磨性抗冲击性及较高的适用寿命。
轴承表面进行热喷涂防腐处理，具有良好的表面防腐蚀性能。
３、变桨轴承变桨轴承采用双排四点接触球轴承结构分为带内齿和无齿两种转动范围0-90°正常范围为0-25°。
具有高可靠性和较高的使用寿命。
◇轴承规格1. 需求量猛增20世纪90年代后半期开始，由于强调利用自然能源，减小二氧化碳排放造成的全球气候变暖日益受到关注。
风力发电需求量急剧上升。
最近，尤其在欧洲风能利用猛增，风力发电量逐年扩大（图1）。
图1 全球风电发展趋势（1990-2006现有发电能力，2007-2011预计发电能力）近来，风机的发电能力也不断提高，超过2MW的特大型风力发电机正在研制中。
风机主轴要求高承载能力的大型轴承。
为提高发电量，风机设计正朝着大型化发展。
2 006年每台风机的平均发电量是1995年的3.3倍。
风力发电机主轴轴承要承受因风速和风向变化引起的转速和载荷的大范围变化。
已开发出便携式高刚度特大型风机主轴轴承，外径超过1米。
但是，减小大型风机轴承的安装成本尤其重要。
因此要求风机轴承不仅具有高刚性，还必须轻便，便于安装。
风机轴承要求具有超过20年的高可靠性2. 风机的结构类型风机结构通常为：叶片接收风能，通过马达带动主轴，由齿轮箱传动加速转动以达到发电机（异步电机）发电要求的转速。
风力发电机轴承
风力发电机轴承八木壮一风力发电作为清洁型能源倍受关注，并迅速普及，NTN进行轴承的详细技术分析并开发各种新产品，努力提高风机轴承的可靠性和经济性。
本文就风机的结构和所用轴承的特点及选用时应注意的方面加以解说。
2002年，在世界范围内发电量大约为31000MW，比上一年增加27%。
在过去的几年里，作为对环境没有污染的最清洁的能源，无二氧化碳排放的风力发电系统，赢得了广泛的认可。
风力发电机的技术发展方向就是提高可靠性和经济效益同时降低经营成本。
就这种应用领域的特点而言，风力发电机上最重要的组件之一轴承，需要优化可靠性和经济效益的设计。
本文介绍风机轴承的特殊性能和优化风机轴承的设计方法。
1、前言全世界风力发电的发电量，2002年底约达到31000MW，比上一年度增加了27%。
风力发电作为没有二氧化碳排放且对环境影响最小的清洁型能源，近年来在全球迅速普及。
在风力发电方面，提高设备的可靠性和降低发电成本提高其经济性是主要课题。
支撑风力发电机的重要组件轴承，充分考虑使用环境，需要高可靠性和高经济性并存的最佳设计。
文章介绍轴承的最佳设计和风机用轴承。
2、风机的结构和轴承图1表示1~2MW风机的发电机舱。
在转子主轴、齿轮箱（增速机）、发电机、偏航齿轮箱（减速机）、还有偏航旋转座、叶片节矩旋转座、液压泵等许多部位都使用轴承。
3、轴承的使用条件转子主轴轴承，支撑叶片和转子，且把旋转扭矩传送到增速机。
由于风经常变化，所以作用于主轴轴承的负荷和转数变化很大。
在起动风速（为了发电必需的最小风速）以下时，转子主轴处于空转状态，低速轻负荷运转，而在起动风速以上的发电状态下，额定转数上升，负荷也达到平均值。
特别是突然刮风时，通过叶片、转子，主轴轴承要承载很大的负荷。
主轴轴承所承载的负荷和力矩 1如图2所示。
和主轴轴承一样齿轮箱轴承也要承载这样的负荷力矩和转数的变动。
在从轻负荷到突然刮风时的重负荷幅度较宽的负荷区域里运转，是风机轴承的一大特点。
偏航轴承技术概述
风电偏航轴承技术概述一、制造技术1.偏航轴承的加工制造流程为：锻件合锻热处理调质、锻件超声波探伤检测、轴承套圈细车加工、轴承套圈沟道感应淬火与回火、轴承套圈沟道探伤检测、轴承套圈精车加工、齿加工、齿面感应淬火与回火、轴承套圈孔加工、细磨轴承套圈端面、轴承套圈硬车沟道、轴承套圈沟道探伤检测、轴承套圈装前清洁、轴承套圈装前检测、轴承装配、轴承表面防腐、安装密封圈、涂油、包装、入库。
2.偏航轴承加工制造设备为：数控双柱立式车床、数控钻削加工中心、数控镗床、感应淬火机、井式回火炉、数控插齿机、德国利勃海尔高速铣床、数控铣齿机、数控滚齿机、数控立式磨床、计量式注脂泵。
二、检测与试验技术1.偏航轴承检测设备及量具为：超声波探伤机、裂纹检测机、便携式磁粉探伤机、表面粗糙度检测仪、孔心距测量仪、硬度计、超声波硬化层深度测量仪、力矩测量仪、涂层厚度测量仪、三坐标测量仪、红外线测温仪、外径千分尺、内径百分表、游标卡尺、球头管尺、螺纹塞规、深度卡尺、刀口尺、样板、千分表、百分表、压力表、磁力表架、塞尺、量块等。
2.偏航轴承试验机。
三、偏航轴承重要工序及关键控制项目1.重要工序为沟道及齿热处理工序、终加工工序、装配工序。
2.关键控制项目为沟道硬度、沟道硬化层深度、沟心距、沟位置、安装孔中心径、相邻安装孔心距、齿公法线长度变动量、密封圆台径粗糙度、基准面平面度、回转力矩、注脂量、涂层厚度。
四、偏航轴承工艺优化与技术创新1.对沟道热处理工艺进行优化，通过调整加热功率、淬火液浓度、匝比、感应器移动速度、保证沟道淬火加热温度，严格控制沟道硬度及沟道硬化层深度，减小热处理变形量、缩短软带宽度，保证沟道热处理质量。
2.对齿热处理工艺进行优化，采用均匀间隔齿淬火的方式，调整加热功率、淬火液浓度、匝比、感应器移动速度、保证齿淬火加热温度，减小齿热处理变形量、严格控制齿面硬度及齿硬化层深度，保证齿热处理质量。
3.对冷加工工艺进行优化，压缩了细车沟道余量、铣齿加工余量、细车端面余量，调整部分工序的加工顺序，统一了沟道热处理后精加工工序的找正基准。
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偏航驱动装置 华锐、GE、 Vestas、
侧面轴承
滑垫保 持装置
Gamesa、
Suzlon的风 力发电机组
的偏航部分
采用滑动轴 承的结构。
偏航大齿圈
二 、风力发电机组的轴承
二 、风力发电机组的轴承
二 、风力发电机组的轴承 二 、风力发电机组的
轴承
大齿圈 主机架 滑垫保 持装置 侧面轴承 锁紧螺母 调整螺栓
二 、风力发电机组的轴承
华锐机组中的偏航系统侧面轴承
Vestas机组中yaw claw的形状结构
二 、风力发电机组的轴承
径向滑动板 滑动盘
顶部圆盘 滑板
导向板
碟形弹簧
调节螺栓
二 、风力发电机组的轴承
减速器轴承（滚动轴承和滑动轴承）
尾声：
本课程就讲到这里，如果有什么问题， 欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能 像雄鹰一样自由的翱翔。
谢 谢 大 家！
二 、风力发电机组的轴承
直驱发电机轴承（湘电5MW机组）
二 、风力发电机组的轴承
偏航轴承（滚动轴承结构）
金风、明阳、联合动力、
东汽、湘电的风力发电机
组的偏航部分采用回转支 承。回转支承能同时承受
轴向力、径向力和倾翻力
矩。
二 、风力发电机组的轴承
二 、风力发电机组的轴承
二 、风力发电机组的轴承