兆瓦級風電機組變槳軸承設計與技術要求

　　變槳軸承作為風電機組的關鍵部件，是和變槳驅動裝置一起作用，改變葉片角度（即改變槳距角）實現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到變槳軸承的震動，工作環境惡劣，高溫、高寒、高原、高鹽、高風沙，因此變槳軸承的設計與技術要求的確定是保證二十年使用壽命的關鍵。
　　1 軸承的設計
　　在設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勢，但在相對的尺寸范圍內，無法滿足兆瓦級風電機組的載荷要求，因此為滿足兆瓦級風電機組在有限的尺寸空間滿足兆瓦級風電機組載荷和啟動摩擦力矩要求，雙排四點接觸球軸承的結構是能夠在有限的尺寸空間滿足兆瓦級風電機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，軸承材料為套圈采用爐外精煉真空脫氣的合金結構鋼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度結構鋼Q345C 或合金結構鋼QSTE380Tm。
　　設計的方法是：根據空間尺寸大小和葉片法蘭的尺寸確定軸承的外形尺寸，確定軸承的內部結構尺寸即鋼球的尺寸，依據風電機組葉片載荷譜計算軸承的承載能力與疲勞壽命，根據計算結果進一步完善軸承的內部結構，完成軸承的設計。
　　1.1 軸承內部結構設計
　　軸承的內部結構設計包括溝道曲率系數的確定、堵球孔與軟帶位置的安排、保持架引導面和保持架的設計、密封的設計。溝道曲率系數決定了承載能力和軸承的動摩擦力矩，外圈溝道曲率系數一般按0.53，內圈溝道曲率系數一般按0.525，這種設計比較合理，適合用在車制工藝；若采用雙溝道同步加工的工藝時，溝道曲率系數設計為內、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行緊固，防止在運轉時錐銷脫落。
　　軸承內、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，能夠保證相當于 有一個溝道在承受載荷。
　　軸承內外圈的外內徑與內外徑是保持架的引導面，外內徑與內外徑之間的距離要大于保持架厚度3mm ～ 5mm，該距離依據保持架的結構和制造精度來取值，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載運行時不能發生“啃邊”發生即軸承在負載運行時鋼球與溝道接觸區不能和溝道保持架引導面過度區相重合。
　　變槳軸承鐵保持架軸向采用鋼球引導，徑向采用套圈的外內徑與內外徑共同引導。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。保持架的厚度依據鋼球的直徑大小來選擇為4mm ～ 8mm ；梁、框的寬度尺寸應大于6mm。