风力发电轴承
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。
海上风力发电用轴承的故障诊断与预测
海上风力发电用轴承的故障诊断与预测引言：近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，海上风力发电作为一种具有巨大潜力的清洁能源形式，逐渐受到人们的关注。
然而，由于海上环境的复杂性和恶劣程度，海上风力发电装置面临着更大的挑战和风险。
其中轴承作为组成部分之一，其故障与损坏对风力发电机组的可靠性和效率产生巨大影响。
因此，对海上风力发电用轴承的故障诊断与预测的研究具有重要意义。
一、海上风力发电用轴承故障特征分析1. 异常振动特征由于长期受到复杂海洋环境的侵蚀，海上风力发电机组轴承往往容易出现振动异常的情况。
对轴承振动信号进行分析，可以发现一些典型的异常特征，如频谱图中出现突变、频率突增、谐波分量的增加等。
2. 温升变化轴承故障会导致摩擦和磨损产生热量，进而使轴承温升。
通过温度传感器监测轴承的温度变化，能够对轴承的健康状况进行有效判断。
例如，温度升高较快且超过预设阈值，往往意味着轴承存在故障。
3. 声学特征轴承故障还会产生特定的声音信号，可以通过声学传感器进行监测与诊断。
常见的异常声音包括噪声、杂波和尖锐的齿隙声等。
二、海上风力发电用轴承故障诊断方法1. 振动分析法振动分析法是一种常用的轴承故障诊断方法。
通过对轴承振动信号进行频谱分析、时间域分析和相关指标计算，可以获得轴承故障的特征。
例如，可以通过监测振动加速度信号的峰值、峰峰值和频谱峰值的变化来判断轴承的健康状态。
2. 温度监测法借助温度传感器，通过实时监测轴承温度变化情况，可以判断轴承是否存在故障。
例如，通过设定温度报警阈值，当轴承温度超过此阈值时，系统将发出警报并及时采取措施进行维修。
3. 声学诊断法声学诊断法通过声学传感器对轴承的声音信号进行监测和分析，从而判断轴承的健康状态。
例如，可以利用功率谱分析等方法，提取轴承故障产生的特定频率信号，以判断故障的类型和严重程度。
三、海上风力发电用轴承故障预测方法1. 数据驱动的方法数据驱动的方法利用历史数据训练预测模型，从而预测轴承的寿命和故障发生的可能性。
海上风力发电用轴承的冷却性能分析
海上风力发电用轴承的冷却性能分析引言：海上风力发电作为清洁能源的重要组成部分，已经在全球范围内得到广泛应用。
然而，海上环境的复杂性以及风力发电设备运行时产生的高温问题，对轴承冷却性能提出了挑战。
本文将对海上风力发电用轴承的冷却性能进行分析，探讨提高轴承冷却效率的方法和技术。
1. 轴承的冷却原理轴承在海上风力发电系统中承担着重要的角色，其工作温度直接影响着发电设备的效率和寿命。
为了保持轴承的稳定工作温度，冷却系统必不可少。
轴承的冷却原理主要包括自然对流、强迫对流和传导三种方式。
自然对流是指气体或液体通过温度差异而产生的自然流动；强迫对流是通过外部装置施加压力或通过风扇等设备产生的冷却气流；传导是指热量通过固体物质的直接传递。
2. 影响轴承冷却性能的因素（1）环境因素：海上风力发电设备处于恶劣的海上环境中，海水的高温、高盐度和高湿度等因素都会影响轴承的冷却性能。
（2）轴承结构：轴承的内部结构以及材料的导热性能对轴承冷却性能有着直接影响。
优化轴承的结构和选用导热性能较好的材料可以提高其冷却效率。
（3）冷却系统设计：冷却系统的设计与安装位置、冷却介质的选择以及流体动力学参数等密切相关。
合理设计冷却系统可以提高轴承的冷却效果。
3. 提高海上风力发电用轴承冷却性能的方法（1）优化轴承结构：通过改进轴承内部结构，增加对流通道或散热板等结构，增大热量传递的表面积，降低轴承工作温度。
（2）选用高导热性材料：选择导热性能较好的材料，可以提高轴承的热传导效率，将热量迅速传递到周围环境中。
（3）优化冷却系统设计：在风力发电设备的设计阶段就应考虑冷却系统的合理设计。
通过模拟分析和实验验证，确定冷却系统的最佳位置、冷却介质的选择以及流体动力学参数的设置，确保冷却效果的最大化。
（4）增加冷却系统的容量：增加冷却系统的容量，可以提供更多的冷却介质，提高轴承的冷却效率。
（5）定期维护和检查：定期对海上风力发电装置的轴承进行维护和检查，确保冷却系统的正常工作，及时发现和排除故障。
风力发电机组偏航轴承
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
偏航轴承（滑动轴承结构）
偏航驱动装置
侧面轴承
华锐、GE、 Vestas、 Gamesa、 Suzlon的风 滑垫保 力发电机组 持装置 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
滑垫保 持装置
主机架 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。
风电轴承标准
风电轴承标准
风电轴承（Wind turbine bearing）是指用于风力发电装置中的
轴承，主要用于支撑风力发电机的转子和塔架之间的旋转部件。
风电轴承的标准可以按照不同的国家或地区制定，以下为一些常见的风电轴承标准：
1. ISO标准：ISO 6149-4：轴承标准化系列-第4部分：橡胶误
差的推荐标准
2. DIN标准：DIN 6783-1：轴承-轴承开口圆锥度的系统
3. ANSI标准：ANSI/AFBMA STD 20：轴承标准化和维护手
册（美国轴承制造商协会标准）
4. GB标准：GB/T 307.1-2005：滚动轴承精度等级全部的厚
度误差和减小径向游隙的滚动轴承的尺寸
此外，风电轴承还需要符合相关的行业标准和要求，如IEC
标准（国际电工委员会标准）和相关国家或地区的风力发电行业标准。
需要注意的是，风电轴承的标准可能会因为不同的安装位置和风力发电机型号而有所差异，所以在选择和使用风电轴承时，需要根据具体情况参考相应的标准和技术要求。
风力发电机轴承
风力发电机专用轴承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(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶，可不用变桨轴承)。
代号方法风力发电机偏航、变桨轴承代号方法采用了JB／T10471—2004中转盘轴承的代号方法，但是在风力发电机偏航、变桨轴承中出现了双排四点接触球式转盘轴承，而此结构轴承的代号在JB ／T10471—2004中没有规定，因此，在本标准中增加了双排四点接触球转盘轴承的代号。
风力发电机专用轴承由于单排四点接触球转盘轴承的结构型式代号用01表示，而结构型式代号02表示的是双排异径球转盘轴承结构，因此规定03表示双排四点接触球转盘轴承结构。
技术要求材料本标准规定偏航、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，滚道部分采用表面淬火，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，从而保证轴承长寿命的使用要求。
低温冲击功本标准对偏航、变桨转盘轴承套圈低温冲击功要求：—20℃Akv不小于27J，冷态下的Akv 值可与用户协商确定。
风力发电机可能工作在极寒冷的地区，环境温度低至—40吧左右，轴承的工作温度在—20~C左右，轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷，因此，要求轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验，取轴承套圈上的一部分做成样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件，在—20~C环境下做冲击功试验。
海上风力发电用轴承的能效优化设计
海上风力发电用轴承的能效优化设计随着能源需求的增加和对可再生能源的需求增加，海上风力发电作为一种清洁、可持续的能源解决方案，越来越受到关注。
海上风力发电涉及到众多关键技术，其中轴承设计是一个重要的方面。
轴承的能效优化设计可以提高海上风力发电系统的性能和可靠性，本文将对海上风力发电用轴承的能效优化设计进行讨论。
首先，为了实现海上风力发电系统的高效运行，轴承的能效优化设计需要考虑以下几个方面：1. 减小轴承摩擦损失：减小轴承摩擦损失是提高轴承能效的重要手段之一。
在设计过程中，需要选择合适的轴承材料和润滑方式，以减小轴承的摩擦损失。
例如，使用低摩擦系数的材料和采用润滑油膜技术，可以有效降低摩擦损失。
2. 降低轴承内部损耗：轴承内部损耗是影响轴承能效的关键因素之一。
通过采用优化的轴承结构和减小轴承内部摩擦，可以降低轴承的内部损耗。
此外，还可以采用陶瓷材料和高温润滑油等技术手段，减少轴承的内部损耗。
3. 提高轴承的寿命：轴承的寿命是影响海上风力发电系统可靠性的关键因素之一。
在设计过程中，需要考虑轴承的受力情况和工作环境，并选择合适的轴承类型和尺寸。
此外，还可以通过优化轴承的润滑方式和维护保养措施，延长轴承的使用寿命。
其次，为了实现海上风力发电用轴承的能效优化设计，还需考虑以下几个关键技术：1. 轴承参数优化：轴承参数的优化是提高轴承能效的重要手段之一。
通过对轴承内外径、球径、接触角等参数的优化，可以有效提高轴承的载荷承受能力和摩擦特性。
此外，还需要考虑轴承的自重和安装方式，以保证系统的运行稳定性。
2. 润滑方式优化：润滑是影响海上风力发电用轴承能效的重要因素之一。
合理选择润滑方式可以减小轴承的摩擦损失和内部损耗，提高轴承的寿命和运行效率。
常用的润滑方式包括润滑油膜润滑、固体润滑和气体润滑等。
根据不同的工作环境和要求，选择合适的润滑方式是实现能效优化设计的重要保证。
3. 材料选择与表面处理：轴承的材料选择和表面处理对其能效具有重要影响。
风力发电机组轴承的运动学与动力学分析
风力发电机组轴承的运动学与动力学分析引言：风能作为一种清洁、可再生的能源，正得到越来越广泛的关注与应用。
而其中的关键设备之一就是风力发电机组，它负责将风能转化为电能。
而在整个发电机组中，轴承作为连接叶轮和发电机箱体的重要部件，对于整个系统的运行稳定性和寿命起着至关重要的作用。
在本文中，我们将会对风力发电机组轴承的运动学与动力学进行详细分析。
一、风力发电机组轴承的类型和工作原理风力发电机组轴承的类型多种多样，常见的包括球轴承、滚子轴承和滑动轴承等。
其工作原理是通过轴承的滚动或滑动来减小叶轮与发电机箱体之间的摩擦力，从而降低能源转化过程中的能量损耗。
二、风力发电机组轴承的运动学分析风力发电机组轴承的运动学分析主要涉及轴承的运动路径、速度和加速度的计算与分析。
在实际应用中，主要通过传统的运动学方法和现代的计算机模拟技术来完成。
1. 运动路径的分析风力发电机组轴承的运动路径主要由风轮的旋转和叶轮的运动决定。
在分析过程中，需要考虑到叶轮的叶片数、叶片形状和叶片伸长角度等因素的影响。
2. 速度的计算与分析风力发电机组轴承的速度分析主要包括叶轮的线速度和轴承滚子或滑动面的速度。
对于叶轮的线速度计算，需要考虑到叶轮的直径和转速等参数；而对于轴承滚子或滑动面速度的计算，需要考虑到转速和轴承几何结构等因素。
3. 加速度的计算与分析风力发电机组轴承的加速度分析主要涉及到叶轮和轴承的加速度。
在实际应用中，需要综合考虑风力瞬变和受力矩的影响，通过数值模拟和实测数据进行分析和计算。
三、风力发电机组轴承的动力学分析风力发电机组轴承的动力学分析主要涉及到叶轮与轴承之间的力学关系、振动特性和动力响应等问题。
在整个分析过程中，需要考虑到风力的作用、轴承的结构特点和叶轮的质量分布等因素。
1. 力学关系的分析风力作为驱动叶轮转动的动力源，对风力发电机组轴承的工作状态具有重要影响。
在分析过程中，需要考虑到风力的大小、方向和位置等因素，并结合轴承的材料特性和受力情况进行全面分析。
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从2005年至2010年，中国的风电市场呈现高速增长，每年装机量几近翻番。
截止到2011年底，中国的风电总装机量已经在全球排名第一。
风力发电机作为清洁能源的发电设备，会经历各种环境的多重考验，如何确保风力发电机组的正常运行，除了和设计、材料、制造、安装、维护等因素有关，润滑所起的作用不容忽视。
文中重点介绍了风力发电机组变桨/偏航轴承的润滑要求及配套润滑脂的选择和测试方法。
变桨轴承的工作原理是当风向发生变化时，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动来改变叶片的迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，从而控制叶片的升力，达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。
偏航轴承的工作原理是将风向仪的风速与机舱位置夹角输入到主控，主控计算得出偏航角度。
偏航电机开始工作时，一般由4个偏航电机通过偏航减速箱带动偏航轴承旋转，从
而带动整个机舱旋转。
不偏航时由偏航刹车片通过液压制动来刹车，使风机机舱不至于晃动，以准确对风。
变桨/偏航轴承的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动也比较大，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，因此要求变桨/偏航轴承寿命也要达到20年。
偏航轴承一般采用四点接触球轴承结构。
变桨轴承一般采用双排四点接触球轴承结构。
FAG轴承创造风力发电机主轴轴承支撑
的新理念
(2010/06/05 08:58)
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舍弗勒集团展示了应用于风力发电机主轴轴承支撑的新概念产品，该产品由具有角度调整装置的圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承组成。
该解决方案可对电机主轴进行特别精确的轴向引导。
这就意味着轴的位移和振动效果可以显著降低。
该解决方案集合了圆锥滚子轴承作为定位轴承和圆柱滚子轴承作为浮动轴承的卓越特性；轴承座的设计可以通过要求的角度调节补偿轴承位置之间的不同心。
目前的大游隙调心滚子轴承
截至到目前，采用两个调心滚子轴承分别作为定位和浮动轴承做为主轴轴承的轴承支撑，这两个轴承有分别的轴承座。
调心滚子
轴承能够调节轴的不对中，并能够承受大的径向、轴向载荷，这些载荷在风力发电机里都很典型。
但是，这种轴承布置意味着在定位轴承侧要有大的径向游隙。
这就导致高的轴向游隙，其6-7倍高于径向间隙。
如果是低速高轴向载荷，比如，突然一阵风刮来，调心滚子轴承将沿轴向运动，这就带来滚动体和滚道之间的滑动运动，时间久了，这种运动会损坏轴承。
轴向位移必须通过位于浮动轴承一侧轴承座来实现。
这会大大增加作用于轴承上的力。
主轴上理想的定位和浮动轴承
基于圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承新解决方案可以预防调心滚
子轴承上的大轴向游隙。
X型或O型排列的双列圆锥滚子轴承是最理想的定位轴承。
它们可以设置很小的游隙或是预载。
轴承滚动体各列的接触角被调整到最佳状态，与载荷相匹配。
两列滚动体的载荷分布也更均匀。
轴承支撑了作用在主轴上的大的轴向力，而不会有侧滑运动。
防止了对滚动轴承的损害，可以对轴和电机进行精密引导。
双列圆柱滚子轴承作为最好的浮动轴承被使用在主轴的第二个
轴承位置处。
径向的内部间隙在此能够被降低。
圆柱滚子的各列载荷分布更为均匀。
轴向的长度补偿不再通过轴承座实现，而是通过轴承里面的滚动体，这就意味着轴承承担的载荷要更低。
角度误差的补偿
为了补偿轴偏斜，轴承布置处需要一个角度调整装置。
传统的解
决方案中通常用一个调心滚子轴承来实现。
如果使用这种新的圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承，静态角度误差能够通过在外圈和轴承座之间的调心面得到补偿。
两个轴承外圈都有一个球形外表面，与轴承座的凹型座孔相配合。
调心表面可以互相滑动，就象在球面关节轴承中一样。
表面涂层可以改善滑动特性并防止摩擦腐蚀。
新主轴轴承解决方案将在2010年胡苏姆风能展上首次面世。
计算和模拟试验已经完成，全面的测试运行将在年中开始。
诸多知名的风力发电机生产商已经对这个新轴承解决方案显示出兴趣。
2011年第二季度将开始批量生产。
启动摩擦力矩是轴承在启动时所产生的力矩，它与轴承的尺寸、结构、润滑脂以及安装的对中误差等有关，轴承尺寸越大、润滑脂粘度越高，启动力矩就越大；对中误差越大，启动力矩也越大。
预紧力是为保证轴承运转时不产生打滑和增加轴承的刚度而对轴承轴向施加的一个轴向力（通常是轴向力）。
合适的预紧力能有效增加轴承的刚度、减小振动和噪音、以及防止轴承运转时滚子打滑产生擦伤引起的轴承问题。
预紧力越大，产生的预紧力矩越大，因此，过大的预紧力会造成轴承启动困难、发热甚至产生轴承内部几何结构的永久变形。
通常推荐预紧力为：d*(5～10），单位为N，d为轴承孔径，大小可根据轴承的类型和需要选择，对于中大型的轴承，可选择10～15。