滑動(dòng)軸承在風(fēng)力發(fā)電齒輪箱中的應(yīng)用

吉科峰

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

滑動(dòng)軸承在風(fēng)力發(fā)電齒輪箱中的應(yīng)用

吉科峰

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

通過(guò)對(duì)滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)分析，將滑動(dòng)軸承運(yùn)用到風(fēng)力發(fā)電齒輪箱中，通過(guò)風(fēng)電齒輪箱安裝滑動(dòng)軸承后對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，說(shuō)明在風(fēng)電齒輪箱中運(yùn)用滑動(dòng)軸承有非常大的優(yōu)勢(shì)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 齒輪箱 滑動(dòng)軸承

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊張和環(huán)境問(wèn)題凸現(xiàn)，很多國(guó)家加大了對(duì)環(huán)保新能源的開(kāi)發(fā)利用力度，風(fēng)能作為一種能源儲(chǔ)量豐富和具有廣闊市場(chǎng)前景的綠色新能源，越來(lái)越受到世界的重視。

1 滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)

風(fēng)電增速齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要關(guān)鍵部件之一，它布置在風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間，將風(fēng)輪動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)將風(fēng)輪輸入的很低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。它安裝在距地面幾十米高塔架之上狹小的機(jī)艙內(nèi)，其本身的體積和質(zhì)量將會(huì)直接對(duì)風(fēng)機(jī)造成較大的影響，因此，風(fēng)電齒輪箱以追求高可靠性、最小體積、最小重量為目標(biāo)。

在風(fēng)電增速齒輪箱中，軸承是重要的零件，其發(fā)生故障的比例較大，其失效常常會(huì)引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞，同時(shí)軸承在齒輪箱中的價(jià)值較高的部件。

目前風(fēng)電齒輪箱中軸承使用的位置和型式見(jiàn)圖1。

圖1 電齒輪箱中軸承使用的位置

滾動(dòng)軸承具有尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、選型方便、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好的優(yōu)點(diǎn)，所以在風(fēng)電齒輪箱中大量使用。

風(fēng)電齒輪箱要求可靠性高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)（20～25年）、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、體積小和質(zhì)量輕，同時(shí)使用壽命期內(nèi)不能更換（因?yàn)楦鼡Q費(fèi)用太高，更換費(fèi)用比1臺(tái)齒輪箱價(jià)值還高）。

滾動(dòng)軸承存在著使用壽命有限、體積大的缺點(diǎn)，所以不能更好地滿足風(fēng)電齒輪箱的要求，而滑動(dòng)軸承具有以下特點(diǎn)：

1）只要潤(rùn)滑充分，滑動(dòng)軸承的壽命可以達(dá)到無(wú)限壽命。

2）徑向滑動(dòng)軸承徑向尺寸小，能夠減小軸承所占的空間。

3）由于滑動(dòng)軸承與軸之間為潤(rùn)滑油膜，能承受沖擊和振動(dòng)載荷，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。

4）相對(duì)滾動(dòng)軸承來(lái)講，產(chǎn)品成本低，制造周期短。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。

所以風(fēng)電齒輪箱采用滑動(dòng)軸承，可以使齒輪箱使用壽命提高，增加齒輪箱的可靠性，同時(shí)減小齒輪箱體積、降低齒輪箱質(zhì)量，使齒輪箱更好地滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求。

2 風(fēng)電齒輪箱安裝滑動(dòng)軸承后實(shí)際運(yùn)行情況

滑動(dòng)軸承在風(fēng)電齒輪箱中應(yīng)運(yùn)實(shí)例見(jiàn)下頁(yè)圖2。

齒輪箱采用滑動(dòng)軸承，選擇滑動(dòng)軸承計(jì)算時(shí)，滑動(dòng)軸承安全系數(shù)選取大于滑動(dòng)軸承的安全系數(shù)，滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)比壓小于5 MPa。但由于滑動(dòng)軸承的接觸面積遠(yuǎn)大于滾動(dòng)軸承，所以滑動(dòng)軸承的徑向尺寸小于滾動(dòng)軸承。

圖2 滑動(dòng)軸承在風(fēng)電齒輪箱中的應(yīng)運(yùn)

齒輪箱中的滑動(dòng)軸承主要由油腔、油槽、油孔、測(cè)溫孔組成，滑動(dòng)軸承的大小由軸承的受力決定，滑動(dòng)軸承的雙油腔設(shè)計(jì)完全滿足齒輪箱正反雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承兩端面設(shè)計(jì)油槽，用來(lái)承受軸向力。

如圖2所示選用滑動(dòng)軸承極大地減小了軸承的尺寸，同時(shí)降低了軸承座的尺寸，使齒輪箱的直徑縮小，減小了齒輪箱的體積，降低了齒輪箱的質(zhì)量，使齒輪箱更加適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

在風(fēng)電齒輪箱中使用的滑動(dòng)軸承見(jiàn)圖3。

應(yīng)用滑動(dòng)軸承的風(fēng)電齒輪箱在測(cè)試臺(tái)測(cè)試見(jiàn)圖4。

齒輪箱在全功率測(cè)試中，齒輪箱達(dá)到熱平衡時(shí)滑動(dòng)軸承溫升10～15℃，滑動(dòng)軸承溫度小于60℃。

安裝滑動(dòng)軸承的風(fēng)電齒輪箱已運(yùn)行了5年，齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)行期間滑動(dòng)軸承溫度小于60℃，很好的滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。

圖3 在風(fēng)電齒輪箱中使用的滑動(dòng)軸承

圖4 滑動(dòng)軸承的風(fēng)電齒輪箱在測(cè)試臺(tái)測(cè)試

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)測(cè)試臺(tái)滿功率實(shí)驗(yàn)和在風(fēng)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行顯示，滑動(dòng)軸承在風(fēng)電齒輪箱中的應(yīng)用，提高了齒輪箱的運(yùn)行可靠性，降低了齒輪箱的尺寸和質(zhì)量，使齒輪箱更加適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

目前風(fēng)力發(fā)電齒輪箱多選用滾動(dòng)軸承，但隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率不斷加大，齒輪箱的體積和質(zhì)量不斷增加，采用滑動(dòng)軸承形式的風(fēng)電齒輪箱將會(huì)顯示出更大的優(yōu)勢(shì)。

（編輯：苗運(yùn)平）

Application of Sliding Bearings in Wind Power Gearbox

JI Kefeng
（Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

Through the analysis of the characteristics of sliding bearing and rolling bearing,sliding bearing is applied in wind power gearbox.The actual operating data of sliding bearing in wind power gearbox suggests that it has advantage to apply sliding bearings in wind power gearbox.

wind turbine,gear box,sliding bearing

TM614

A

1672-1152（2017）03-0116-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.47

2017-04-18

吉科峰（1980—），男，山西天鎮(zhèn)人，2003年畢業(yè)于華北工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，工程師，現(xiàn)就職于太原重工齒輪傳動(dòng)分公司。