兆瓦級風(fēng)電機(jī)組變槳軸承設(shè)計與技術(shù)要求

　　變槳軸承作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，是和變槳驅(qū)動裝置一起作用，改變?nèi)~片角度（即改變槳距角）實現(xiàn)對葉片輸出功率的控制和槳葉安全性保證。由于變槳軸承需要承受三個方向交變載荷和葉片高頻振動直接傳導(dǎo)到變槳軸承的震動，工作環(huán)境惡劣，高溫、高寒、高原、高鹽、高風(fēng)沙，因此變槳軸承的設(shè)計與技術(shù)要求的確定是保證二十年使用壽命的關(guān)鍵。
　　1 軸承的設(shè)計
　　在設(shè)計時考慮到安裝空間和承受的交變載荷，啟動摩擦力矩，即在最小的尺寸范圍，具有承受最大的載荷能力和最小的啟動摩擦力矩。相對兆瓦級變槳軸承，單排四點接觸球軸承雖然在啟動摩擦力矩方面有比較好的優(yōu)勢，但在相對的尺寸范圍內(nèi)，無法滿足兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的載荷要求，因此為滿足兆瓦級風(fēng)電機(jī)組在有限的尺寸空間滿足兆瓦級風(fēng)電機(jī)組載荷和啟動摩擦力矩要求，雙排四點接觸球軸承的結(jié)構(gòu)是能夠在有限的尺寸空間滿足兆瓦級風(fēng)電機(jī)組載荷和啟動摩擦力矩要求。軸承的材料是保障軸承滿足承載能力的基礎(chǔ)，軸承材料為套圈采用爐外精煉真空脫氣的合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo4V，鋼球采用爐外精煉真空脫氣的高碳鉻軸承鋼GCr15G、Cr15SiMn，保持架采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345C 或合金結(jié)構(gòu)鋼QSTE380Tm。
　　設(shè)計的方法是：根據(jù)空間尺寸大小和葉片法蘭的尺寸確定軸承的外形尺寸，確定軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸即鋼球的尺寸，依據(jù)風(fēng)電機(jī)組葉片載荷譜計算軸承的承載能力與疲勞壽命，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)一步完善軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，完成軸承的設(shè)計。
　　1.1 軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括溝道曲率系數(shù)的確定、堵球孔與軟帶位置的安排、保持架引導(dǎo)面和保持架的設(shè)計、密封的設(shè)計。溝道曲率系數(shù)決定了承載能力和軸承的動摩擦力矩，外圈溝道曲率系數(shù)一般按0.53，內(nèi)圈溝道曲率系數(shù)一般按0.525，這種設(shè)計比較合理，適合用在車制工藝；若采用雙溝道同步加工的工藝時，溝道曲率系數(shù)設(shè)計為內(nèi)、外圈0.525，雖然外圈增加的承載能力無實際意義，但為加工提供很多方便。
　　堵球孔的孔徑一般為1.15 ～ 1.25 倍鋼球直徑，固定堵球塊的錐銷方向一定要注意，必須保證安裝大端面與輪轂安裝面向接觸，也可采用緊定螺絲對固定堵球塊的錐銷進(jìn)行緊固，防止在運轉(zhuǎn)時錐銷脫落。
　　軸承內(nèi)、外圈共有四個溝道，每個溝道均有一個熱處理工
藝軟帶（含裝球孔），套圈軟帶位置應(yīng)相錯對稱180°；雖然軸承在安裝時，已將軟帶位置裝在最小或很少受傾覆力矩的位置，但軸承在運行過程中不可避免的要承受部分傾覆力矩，因此兩個溝道在相同位置軟帶不能全部受到載荷，而一個溝道軟帶位置對應(yīng)的另一個溝道位置是能夠承受載荷，從而保證在實際運行時，在最小或很少受傾覆力矩的位置，能夠保證相當(dāng)于 有一個溝道在承受載荷。
　　軸承內(nèi)外圈的外內(nèi)徑與內(nèi)外徑是保持架的引導(dǎo)面，外內(nèi)徑與內(nèi)外徑之間的距離要大于保持架厚度3mm ～ 5mm，該距離依據(jù)保持架的結(jié)構(gòu)和制造精度來取值，分體式保持架距離小，整體式保持架距離大；保持架圓度精度高則距離小，保持架圓度精度低則距離大；但寬度距離要保證軸承在負(fù)載運行時不能發(fā)生“啃邊”發(fā)生即軸承在負(fù)載運行時鋼球與溝道接觸區(qū)不能和溝道保持架引導(dǎo)面過度區(qū)相重合。
　　變槳軸承鐵保持架軸向采用鋼球引導(dǎo)，徑向采用套圈的外內(nèi)徑與內(nèi)外徑共同引導(dǎo)。保持架一般分為分段式、一體不焊接式、整體焊接式，要盡量選用整體焊接式保持架。保持架的厚度依據(jù)鋼球的直徑大小來選擇為4mm ～ 8mm ；梁、框的寬度尺寸應(yīng)大于6mm。