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鄭州晶品超硬工具有限公司
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鄭州晶品轉(zhuǎn)載:風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  1、風(fēng)電定位軸承設(shè)計

  下圖1為風(fēng)電典型的定位軸承設(shè)計,使用定位軸承的軸承布置時,定位軸承應(yīng)固定在軸的右端,支承來自齒輪的徑向載荷和推力載荷,而NU型CRB軸承在另一側(cè)作為浮動端軸承。定位軸承是一種高性能、雙向的軸承,它取代了CRB軸承和FPCBB軸承組合。它也可是另一種解決方案,以替代某些設(shè)計中所采用的交叉定位的單列軸承布置或稱雙列2TS—DMTRB軸承布置。這種軸承在單列圓錐滾子軸承基礎(chǔ)上,在外圈處附加一擋環(huán)。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖1 典型的定位軸承的設(shè)計

  圖2說明了定位軸承是如何雙向地支承著推力載荷。以粗箭頭線表示的主要推力是載荷譜中99%以上的時間正向的扭矩狀態(tài)下來自斜齒輪產(chǎn)生的軸向力。在正向扭矩狀態(tài)期間,載荷的支承是通過軸承滾道實(shí)現(xiàn)的,而圓錐滾子軸承的特殊結(jié)構(gòu)可使?jié)L子純滾轉(zhuǎn)運(yùn)動,很好地承受復(fù)合載荷,且滾子不產(chǎn)生任何球軸承會產(chǎn)生的微小滑移。

  然而,高壓電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)的臨時故障,以及在實(shí)施制動程序期間的共振,會迫使驅(qū)動機(jī)扭矩和齒輪在短時間內(nèi)產(chǎn)生反向軸向力。另外,也有其他的情況,如:當(dāng)發(fā)電機(jī)當(dāng)作電動機(jī)使用,為便于維護(hù)而在低速下驅(qū)動透平轉(zhuǎn)子時;以及在臨界速度下的低速風(fēng)時。所有以上這些條件都需要定位軸承支承在次要方向上,以細(xì)箭頭線(見圖3)表示的軸向載荷。這一次要軸向載荷通過滾子的大、小端傳向內(nèi)圈擋邊、外圈擋環(huán)。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖2 載荷分配

  2、風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu)

  標(biāo)準(zhǔn)的定位軸承的保持架是上中心線形式,該保持架將滾子限定在內(nèi)圈上。另一方面,定位軸承也可使用下中心線保持架,該保持架將滾子限定于外圈。這一配置可配備兩個獨(dú)立的擋環(huán),如圖3所示。哪種結(jié)構(gòu)更適合,在很大程度上取決于齒輪箱裝備工序,且當(dāng)重型中

  間軸是豎直裝入箱體就位時,這種結(jié)構(gòu)特別有用。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖3 帶有兩個可拆卸的擋邊擋環(huán)

  高速軸常會碰到使用中的維護(hù),且其也頻繁。在維護(hù)期間,完整的輸出軸組件及所附的定位軸承可以滑出箱體,相似于現(xiàn)今進(jìn)行日常維護(hù)。

  3、風(fēng)電定位軸承的特點(diǎn)

  風(fēng)電定位軸承的主要特點(diǎn)和益處為:減少了軸向空間。單列軸承替代了常規(guī)雙列軸承布置,減小了設(shè)計空間,因而,也降低了重型齒輪箱箱體要求的長度和重量,與現(xiàn)行的設(shè)計結(jié)構(gòu)相匹配。在360°載荷區(qū)工作的定位軸承具有對中特性,因而改善了齒輪接觸定位。降低系統(tǒng)的成本。減少了應(yīng)力,提高了軸承的壽命。在正常運(yùn)行期間即正向扭矩期間,軸承在360°載荷區(qū)運(yùn)行,所有滾子都與滾道相接觸受力如圖4所示。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖4 360°載荷區(qū)

  根據(jù)齒輪系統(tǒng)引起的徑向載荷(Fr)和軸向載荷(Fa)兩者的比率關(guān)系,可以對滾道/滾子的接觸角度進(jìn)行優(yōu)化。在軸承設(shè)計時要做到由定位軸承產(chǎn)生的誘導(dǎo)軸向力總比齒輪推力小些。由于軸承的反作用力和齒輪軸向的比率在負(fù)荷周期內(nèi)保持不變,因此, 齒輪軸向力總

  是足以定位圓錐滾子,如圖5所示。同時在外圈的任意一側(cè)都可提供較小的法蘭,以防止在組裝時出現(xiàn)反向裝配的可能性,如圖6所示。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖5 定位軸承的載荷區(qū)

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖6 帶有定位法蘭的軸承

  軸承游隙在制造時就精確地設(shè)置,因此,在裝配時,無需進(jìn)行軸承游隙的手動調(diào)節(jié)。實(shí)際應(yīng)用時,必須精確地控制軸承的徑向間隙范圍或軸承中的軸向游隙,以確保在所有的操作載荷和溫度條件的范圍內(nèi),保持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行游隙。由于固定端的定位軸承是與浮動端的NU型CRB軸承聯(lián)合使用的,因此,不需為了保持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行間隙而進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。

  典型的分析表明:對于既支承徑向載荷又支承軸向載荷的、載荷區(qū)為 360°的定位軸承,其接觸應(yīng)力小于1300 MPa(與僅承受軸向載荷的FPCBB軸承相同),但比僅承受徑向載荷的、但較小載荷區(qū)的CRB軸承的應(yīng)力要小得多,如圖7所示。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖7 接觸應(yīng)力的比較

  4、風(fēng)電定位軸承的限制

  風(fēng)電齒輪箱通常會出現(xiàn)軸承和齒輪受到過早損壞和疲勞,這種損壞和疲勞現(xiàn)象緣于雜質(zhì)硬粒對關(guān)鍵的接觸表面產(chǎn)生的壓痕。由于輸出軸經(jīng)受更多的轉(zhuǎn)動沖擊,該軸的軸承甚至因雜質(zhì)的影響而更加容易受到損壞。因此,為了提高輸出軸的可靠性,定位軸承可配備抗雜質(zhì)的軸承材料,并對滾子表面涂以ES300涂層,使其可靠性達(dá)到最大化。圖8表示了這樣一組、具有統(tǒng)計意義的試驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)涂覆了ES300涂層時,軸承壽命可提4.5倍。

  

風(fēng)電定位軸承的結(jié)構(gòu),特點(diǎn)及限制分析

  圖8 疲勞壽命試驗(yàn)結(jié)果:ES300技術(shù)

 
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