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专题Subject编辑 徐航调心滚子轴承作为风电主轴定位端的受力分析及优化研究[摘要]基于目前风电主轴中采用调心滚子轴承的布置形式，结合常见的调心滚子轴承内部结构特点，分析比较在相同的风力载荷作用下不同结构的定位端调心滚子轴承内部承载和接触应力分布情况，综合接触应力和相对滑动速度的影响因素分析了轴承内部的磨损情况。
针对风电主轴定位端的调心滚子轴承常见的早期磨损失效模式提出了预防和改善措施。
[关键词] 风电主轴承 调心滚子轴承 早期磨损失效 滚子修型 润滑文／黄春亮唐瑜宋欣调心滚子轴承由于承载能力高，且可以补偿因加工、安装以及轴或座的变形引起的同轴度误差，而被广泛应用于风电主轴的支撑结构中，作为一种经济实用的风电主轴承布置方案。
但在某些风力载荷作用下，定位端调心滚子轴承所承受的轴向力可以数倍于径向力，此时双列的调心滚子轴承只有一列滚子承载，另一列滚子处于空载打滑中，而承载的一列可能会出现应力分布不均、边缘应力、轴向窜动大、温升高、磨损加剧、早期疲劳剥落等问题。
一、调心滚子轴承在风电主轴中的布置形式在目前已装机的风力发电机中，约有70%～80%采用主轴轴承支撑原理，也就是主轴承的内圈安装在旋转的主轴上。
根据主轴支撑点的个数，主轴轴承的布置形式分为两点支撑和三点支撑。
调心滚子轴承目前常见于双馈风电机组的主轴支撑应用中，这是由于双馈机组传动系统一般包括轮毂、主轴、主轴承、齿轮箱、发电机等，其传动链较长，需要考虑各部件温升导致的尺寸膨胀，以及制造、装配过程中的不对中对系统的影响。
1. 两点支撑布置形式采用定位端/浮动端轴承支撑的两点支撑形式是最典型的一种布置形式，如图1所示。
轴承被安装在两个独立或一个共同的轴承座内，轮毂侧或齿轮箱侧轴承都可以设计为定位端轴承。
当采用独立轴承座的结构时，轴承位置处轴的角位移动较大，为了补偿主轴和轴承座的不对称，必须采用调心滚子轴承。
如果将定位端轴承放在轮毂侧，其径向力和轴向力的比例更为适合，但主轴的结构会导致定位端轴承的解决方案直径较大，且由于温升的影响，主轴的热膨胀会对齿轮箱轴承有一定的冲击。
调心滚子轴承载荷参数
调心滚子轴承是一种常用的滚动轴承，它在机械设备中广泛应用。
它的主要作用是承受轴向和径向负荷，并保证设备的正常运转。
在设计和选择调心滚子轴承时，需要考虑一系列的载荷参数，以确保其正常工作和使用寿命。
我们需要考虑的是轴向载荷。
轴向载荷是指作用在轴承上的沿轴向的力。
在实际工作中，轴向载荷可能会有不同的方向和大小。
为了确保轴承在轴向载荷下正常工作，我们需要选择合适的轴承型号和适当的预紧方式。
我们需要考虑的是径向载荷。
径向载荷是指垂直于轴向的力。
在实际工作中，径向载荷可能会有不同的方向和大小。
为了确保轴承在径向载荷下正常工作，我们需要选择合适的轴承型号和适当的预紧方式。
除了轴向载荷和径向载荷，还需要考虑的是偏心载荷。
偏心载荷是指轴向载荷和径向载荷之间的相对偏差。
在实际工作中，由于机械设备的设计和制造误差等原因，偏心载荷是不可避免的。
为了确保轴承在偏心载荷下正常工作，我们需要选择合适的轴承型号和适当的预紧方式。
还需要考虑的是转速和温度等因素对轴承的影响。
转速越高，摩擦和磨损就越大，轴承的寿命就越短。
温度过高会使轴承失效。
因此，
在设计和选择调心滚子轴承时，需要考虑转速和温度等因素对轴承的影响，并选择合适的轴承型号和适当的润滑方式。
调心滚子轴承的载荷参数是设计和选择轴承时必须考虑的重要因素。
通过合理的设计和选择，可以确保轴承在不同载荷下的正常工作和使用寿命，并提高设备的可靠性和稳定性。
高原型风力发电用轴承的轴向负荷影响分析概述高原地区的风力资源丰富，因此在这些地区建设高原型风力发电项目具有重要意义。
然而，由于大气稀薄和气温低，风力发电设备在高原地区面临更加复杂的工况环境。
轴承作为风力发电机组重要的组成部分之一，需要承受来自风轮和传动系统的巨大轴向负荷。
本文将对高原型风力发电用轴承的轴向负荷影响进行分析，并提出相应的解决方案。
1. 高原地区气候环境特点高原地区的气候环境具有以下特点：空气稀薄、气温低、湿度较低、大气压力小等。
其中，空气稀薄是高原地区最主要的特点之一。
由于空气稀薄，风力发电设备在高原地区运行时所面临的空气阻力较小，从而能够获得更高的风速。
2. 高原型风力发电用轴承的工作原理高原型风力发电机组通常由风轮、轴承、传动系统等组件组成。
其中，轴承用于支撑风轮和传动系统，并承受来自风轮和传动系统的轴向负荷。
轴承在工作时需要具备高强度、高承载能力和良好耐磨性等特点，以应对高原地区的复杂工况。
3. 轴向负荷对轴承的影响轴向负荷是指作用在轴承上的垂直于轴线方向上的力。
它是由风轮和传动系统的传动机构所引起的。
在高原地区，由于风力资源丰富，风力发电机组的风轮转速较高，传动系统的传动比较大，因此轴向负荷较大。
而轴承所受的轴向负荷直接影响着其寿命和运行稳定性。
4. 解决方案为了提高高原型风力发电用轴承的承载能力和寿命，可以采取以下解决方案：4.1 优化轴承设计针对高原地区的气候环境特点和工作条件，可以通过优化轴承的材料、结构和几何参数的设计，增加轴承的承载能力和抗磨损性能。
例如，增加轴承的尺寸、采用高强度材料或表面处理技术等。
4.2 加强轴承润滑轴承的润滑状态对其运行稳定性和寿命有重要影响。
在高原地区，由于空气稀薄和气温低，润滑脂的黏度和润滑性能会受到影响。
因此，可以考虑使用低温润滑脂或增加润滑脂的添加量，以提供良好的润滑效果。
4.3 定期维护和检修高原地区的气候条件对风力发电机组的运行稳定性和寿命有一定影响。
调心滚子轴承轴向载荷计算公式
摘要：
1.调心滚子轴承简介
2.轴向载荷计算公式推导
3.轴向载荷计算实例
4.影响轴向载荷的因素及应对措施
5.总结
正文：
一、调心滚子轴承简介
调心滚子轴承是一种常用的滚动轴承，具有较高的承载能力和较大的调心能力。
它主要由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
在实际应用中，调心滚子轴承能承受径向和轴向载荷，因此在工程机械、汽车、风力发电等领域得到了广泛应用。
二、轴向载荷计算公式推导
轴向载荷计算公式为：
Fa = Fr × tanα
其中：
Fa ——轴向载荷；
Fr ——径向载荷；
α——轴承接触角。
三、轴向载荷计算实例
以一台风力发电机组为例，其调心滚子轴承参数如下：
径向载荷Fr = 10000N；
接触角α= 30°；
计算轴向载荷Fa：
Fa = 10000N × tan30° ≈ 5773N
四、影响轴向载荷的因素及应对措施
1.轴承选型：选择合适的轴承型号和尺寸，以满足承受轴向载荷的要求。
2.调整接触角：通过调整轴承的接触角，可以改变轴向载荷的能力。
3.增加轴承间距：适当增加轴承间距，可以减小轴向载荷对轴承的影响。
4.轴承安装：正确安装轴承，确保轴承工作在良好的润滑条件下，降低轴向载荷对轴承的损伤。
五、总结
调心滚子轴承在承受轴向载荷时，应根据实际工况选择合适的轴承型号和尺寸，并通过调整接触角、轴承间距和正确安装等措施，降低轴向载荷对轴承的影响，提高轴承的使用寿命和设备的运行稳定性。
第3期(总第232期)2022年6月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION No. 3Jun.文章编号；1672-6413(2022)03-0020-03风电机组主轴承滚道应力和润滑特性分析*王岳峰，黄虎，李达(太原重工股份有限公司技术中心，山西 太原030024)摘要：以兆瓦级风电机组圆锥滚子主轴承为研究对象，综合考虑轴、轴承、润滑介质和环境温度之间的热力耦合传导效应，研究滚动轴承滚道应力和滚道油膜润滑效果。
研究结果表明：内、外圈滚道均在滚子中心区 域接触应力达到最大值，内圈滚道应力要略微大于外圈滚道应力；油膜厚度分布规律与滚道接触应力分布基本一致；轴承转速对油膜厚度影响最大，润滑温度和轴向载荷的影响逐渐减小，径向载荷的影响最小；增大轴承转速，降低润滑温度，减小轴向和径向载荷有助于增大油膜厚度。
研究结果为改善风电机组主轴承的润滑性能提供了应用参考。
关键词：主轴承；风电机组；滚道应力；润滑特性中图分类号：TP391. 7 文献标识码：A0引言主轴承作为风力发电机组核心部件之一，其可靠性对机组的稳定运行起到至关重要的作用口勺。
风电 机组主轴承长期在低速重载工况下运行，轴承滚子和 滚道之间形成的润滑油膜是避免滚子滚道摩擦损伤、 确保轴承正常运行的关键⑷。
王亚彪等皈基于弹流理论研究了主轴承在极限工 况的点接触情况下的润滑油膜性能。
周江敏等页通过 计算平均雷诺流体润滑方程，研究了轴承滚子与滚道 表面纹理和硬弹比对滚子轴承混合润滑油膜的影响。
华希俊等［呦研究了激光微织构滚动轴承表面的润滑 特性和弹流动压性能。
王文中等［如研究了润滑接触中弹性变形快速数值计算方法和激光织构化GCrl5 轴承钢配副在脂润滑条件下的摩擦学性能。
许多学者 对轴承的润滑理论进行了研究，而针对风力发电机组 圆锥滚子轴承基于不同输入交变载荷、摩擦因数、润滑 温度和轴承转速下的滚道接触应力和滚道油膜润滑效 果的分析，以及对轴承滚道油膜润滑厚度与滚道接触 应力、轴承转速等参数的耦合量化关系研究还相对较 少,而轴承滚道应力和油膜润滑厚度对各工况下轴承 稳定运行至关重要。
风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及改进措施发布时间：2021-01-13T14:56:35.190Z 来源：《中国电业》2020年第27期作者：李新富[导读] 风力发电机轴承是经常发生故障的零部件之一，我们在经过不断的研究和调查分析发现，李新富福建省福能新能源有限责任公司，福建省莆田市 351100摘要：风力发电机轴承是经常发生故障的零部件之一，我们在经过不断的研究和调查分析发现，找到了影响风力发电机轴承故障的主要因素为发电机变频驱动造成的轴承过电流以及电腐蚀、润滑、磨损等。
本文主要阐述了风力发电机轴电压轴电流对轴承影响的原因，制定了科学合理的改进措施，促进风力发电机的可持续发展。
关键词：风力发电机；轴电压；轴电流；轴承目前我国对于环境污染问题高度重视，节能减排成为首要的任务和目标，风能是我国最近经常使用的一种绿色可再生资源，在我国资源中起到了十分重要的作用，风能转换为电能的过程中，风力发电机是重要的设施之一，其中轴承又是风力发电机中的重要组成部分，因此找到风力发电机轴承故障的影响因素，是保障风力发电机正常工作运行的关键。
1 发电机轴承损坏原因分析1.1 润滑润滑是保障滚动轴承稳定运行的重要条件之一，在轴承工作中润滑剂能够有效的起到保护作用，形成保护膜避免金属与金属之间直接接触，因此如果润滑效果不理想，轴承的磨损程度就会增加，轴承的使用寿命就会受到影响。
1.2 发电机与齿轮箱轴不对中一旦齿轮箱与发电机轴不在同一垂直线上，就会造成同步轴振动，引发联轴器一起振动，长时间的振动会造成发电机轴承的间隙变大，影响发电机轴承的正常工作运行。
1.3 轴承安装工艺与材质问题轴承在安装或者运输的过程中，一定要保障其包装符合要求，避免存在大力磕碰的现象，轴承一旦在运输和安装中出现质量问题，就会在后期的使用中出现故障，导致失效。
1.4 电腐蚀当电流从一个滚道流到另外一个滚道的时候，轴承就会发生电腐蚀现象，轴承受到电腐蚀的程度与放电量以及持续时间有着密切的关系，在长时间的电腐蚀影响下，轴承的使用寿命肯定会受到影响，轴承起到的作用就会随之下降。
大型风电机组主轴轴承承载能力分析于虹1,田振亚2,邹荔兵2(1 广东明阳龙源电力电子有限公司,广东中山528437;2 广东明阳风电产业集团有限公司风能研究院,广东中山528437)摘要:介绍了目前大型风力发电机组主轴轴承所承受的载荷工况,分析了主轴轴承的偏载情况、润滑和游隙对承载能力和寿命的影响,以及主轴轴承的振动对自身寿命的影响,提出了设计中需要注意的重点、改进意见和建议。
关键词:主轴轴承;偏载;润滑;游隙;轴承振动中图分类号:T H133 3 文献标志码:A 文章编号:1007 290X(2011)05 0039 02Analysis on Carrying Capacity of Main Shaft Bearing in Large Wind TurbinesY U Ho ng1,T I AN Z he n ya2,Z OU L i bing2(1.G uangdong M ingy ang L ong yuan P ow er Electr o nics Co.,L td.,Z h ongshan,G uangdo ng528437,China;2.W ind Pow er Resear ch Institute o f G uangdo ng M ingy ang W ind Pow er I ndustr ial G r oup Co.,L td.,Z hongshan,G uangdo ng528437, China)Abstract:T he pa per intr oduces cur rent load cases o f ma in shaf t bear ing in lar ge w ind turbine s,it analy zes im pact of unbala nce d lo ading,lubr ica tio n and clear ance o n bear ing ca pa city and lif e o f main shaft bear ing;it a lso expo unds im pa ct of main shaft bea ring vibrat io n on its life time and pr opo ses e ssentials,impro vem ents and sug gestio ns.Key words:m ain shaft bear ing;unba lanced loading;lubr icatio n;cle ar ance;bear ing vibr ation风力发电机组功率的不断增大带来风电机组体积和载荷的增加,这对风电机组的可靠性和安全性提出了更高的要求。
基于Romax的风电机组主轴轴承接触应力分析
付大鹏;褚加瑞
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2018(038)006
【摘要】风电机组主轴轴承是风机运动的重要部件,同时又是风电机组中的薄弱部位.建立径向载荷下滚子轴承内部载荷分布的几何模型,通过计算得到游隙与载荷分布的关系.采用Romax软件建立1.5MW直驱式风电机组主轴系的三维模型,通过改变轴承的游隙参数,得到轴承滚子、滚道接触应力分布情况,并与理论计算结果与试验机测试结果作对比研究,验证其准确性.结果表明,主轴轴承与内外圈的接触应力随着游隙绝对值的增大而增大,当存在小的负游隙时,接触应力最小.为研究主轴轴承的承载能力和疲劳寿命提供一种快速有效的方法.
【总页数】6页(P62-67)
【作者】付大鹏;褚加瑞
【作者单位】东北电力大学机械工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学机械工程学院,吉林吉林132012
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33
【相关文献】
1.基于Romax的某地铁圆锥滚子轴承应力分析 [J], 杨凯文;刘高杰;冯振
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3.基于Romax的镗铣复合加工中心主轴轴承配置方案优化设计研究 [J], 张晓毅;张秀华;留剑;牟海阔;洪军
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5.基于有限长接触的风电机组主轴承接触应力分析 [J], 杨剑飞; 李秀珍; 欧惠宇; 欧阳华
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海上风力发电用轴承的减摩材料研究近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增长，海上风力发电作为一种环保、可持续的能源供应方式备受关注。
在海上风力发电系统中，轴承是至关重要的组成部分，其性能直接影响着风力涡轮机的效率和可靠性。
为了降低摩擦损失和延长轴承寿命，海上风力发电用轴承的减摩材料研究变得越来越重要。
在海上风力发电领域，常用的轴承类型包括球轴承、滚柱轴承和滑动轴承。
而减摩材料则是影响这些轴承性能的关键因素之一。
减摩材料主要通过减少轴承与轴或壳体之间的接触面积，从而降低摩擦力和磨损，提高轴承的运行效率和寿命。
目前，海上风力发电用轴承的减摩材料可以分为金属材料、高分子材料和复合材料三类。
金属材料包括不锈钢、铜合金等，具有良好的强度和耐磨性，但摩擦系数较高。
高分子材料主要包括尼龙、聚酯等，具有较低的摩擦系数和优良的自润滑性能，但强度和耐高温性能较差。
复合材料则是将金属材料和高分子材料相结合，综合了两者的优点，具有较高的耐磨性和较低的摩擦系数。
在海上风力发电系统中，轴承常常面临高负荷、较高的旋转速度和恶劣的海洋环境等挑战。
为了满足这些要求，研究者们致力于开发新型的减摩材料。
例如，一些研究者正在探索纳米材料在海上风力发电用轴承中的应用。
纳米材料具有小粒径、高比表面积和特殊的表面性质，可以提供良好的润滑效果和摩擦减少效果，从而降低摩擦损失和延长轴承寿命。
除了纳米材料，涂层技术也是海上风力发电用轴承减摩材料研究的热点之一。
涂层技术可以在轴承表面形成保护层，改善摩擦和磨损性能。
例如，钻石涂层可以显著降低摩擦系数和磨损率，提高轴承的寿命和可靠性。
另外，涂覆润滑油或固体润滑剂也是一种常见的减摩措施，可以在轴承接触面形成润滑膜，减少摩擦和磨损。
此外，一些研究还探讨了涉及纳米润滑油、磁流体和超导材料等新兴技术在海上风力发电用轴承中的应用。
这些技术具有较低的摩擦系数、良好的自润滑性能和优异的耐磨性能，有望进一步提高轴承的性能和可靠性。
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。
