[發明專利]由最大滾動體負荷設置變槳軸承動載荷承載曲線的方法

有效

• 申請號: 201010106683.0
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN101832331A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 李云峰;吳宗彥;孫立明;趙廣炎
• 申請（專利權）人: 洛陽軸研科技股份有限公司
• 主分類號: F16C19/00
• 分類號: F16C19/00
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 符繼超

技術領域

本發明屬于風電軸承設計技術領域，尤其涉及到一種由最大滾動體負荷設置變槳軸承動載荷承載曲線的方法。

背景技術

進入二十一世紀以來，世界范圍的能源短缺、環境惡化問題日益突出。風力發電作為一種對綠色、環保、潔凈可再生能源的利用方式越來越受到各國政府的重視。歐美一些發達國家利用風能進行發電的歷史較長，風力發電技術十分成熟；目前，國外主流風力發電機型的功率為兆瓦級，最高已達7兆瓦。

最近幾年，我國開始引進國外大中型風力發電設備，但對相關技術的消化吸收十分有限，零部件的配套能力差，這些嚴重制約了我國對風能的有效利用以及風力發電設備技術的國產化進程。

變槳軸承是風力發電機組變槳系統的關鍵部件，其結構形式為雙排四點接觸球轉盤軸承。我國相關軸承企業涉足變槳軸承設計、制造的時間不長，尚未完全掌握這類軸承的設計、分析和應用技術，風力發電機組主機生產企業對配套國產變槳軸承的信心不足，仍傾向于使用進口軸承。

承載能力是變槳軸承十分重要的性能指標，變槳軸承的動載荷承載曲線表明了軸承在給定壽命的前提下承受動載荷的能力。動載荷承載曲線是對變槳軸承進行選型計算的依據，軸承用戶通常要求軸承生產企業提供軸承的承載曲線。國外知名軸承公司，如：德國的Rothe?Erde、德國的INA、德國的IMO、瑞典的SKF、法國的ROLLIX等公司在提供轉盤軸承產品目錄的時候，均提供了完善的承載曲線圖。

我國多數變槳軸承生產企業不能提供軸承的承載曲線圖，少數企業借用類似結構的工程機械用轉盤軸承的承載曲線來作為變槳軸承選型的依據，這類動載荷承載曲線由兩條直線組成，不能真實反映變槳軸承的動載荷承載能力。

對于變槳軸承這類雙排四點接觸球結構形式轉盤軸承的動載荷承載曲線，在國內尚未見到相關報道。

按照國內外軸承技術領域的慣例，變槳軸承的動載荷承載曲線用于表示軸承的額定壽命為30000轉時的承載能力，在此條件下軸承所能承受的聯合作用的軸向動載荷和傾覆力矩動載荷用于繪制動載荷承載曲線。

依據風電變槳軸承外部載荷與滾動體負荷之間的平衡條件，變槳軸承的軸向動載荷計算公式為Fa＝Q_max·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)，傾覆力矩動載荷計算公式為M＝Q_max·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)，所述公式中各項參數符號表示的含義如下：

Q_max——最大滾動體負荷

Z——滾動體數量

α——接觸角

dm——軸承節圓直徑

Ja(ε1，ε2)——軸向動載荷積分系數

Jm(ε1，ε2)——傾覆力矩動載荷積分系數

ε1、ε2——滾動體負荷分布范圍系數，其中ε1中的“1”對應于內圈的上半滾道、外圈的下半滾道與滾動體之間的接觸，ε2中的“2”對應于內圈的下半滾道、外圈的上半滾道與滾動體之間的接觸。

根據軸承疲勞壽命理論，變槳軸承的額定壽命計算公式為L＝0.5359·[(Qeμ1/Qci1)^10/3+(Qeμ2/Qci2)^10/3+(Qev1/Qce1)^10/3+(Qev2/Qce2)^10/3]^-9/10，所述公式中各項參數符號表示的含義如下：

Qci1、Qci2——內圈滾道額定滾動體負荷

Qce1、Qce2——外圈滾道額定滾動體負荷

Qeμ1、Qeμ2——內圈滾道當量滾動體負荷

Qev1、Qev2——外圈滾道當量滾動體負荷

以上符號中的標記“1”和“2”所代表的含義如上所述。

上述公式中內圈滾道額定滾動體負荷計算公式為

Qci＝357.8·bm·λ·η·[2·fi/(2·fi-1)]^0.41·(1-γ)^1.39/(1+γ)^1/3·(γ/cosα)^0.3·Dw^1.4·Z^-1/3

其中γ＝Dw·cosα/dm。

上述公式中外圈滾道額定滾動體負荷計算公式為

Qce＝357.8·bm·λ·η·[2·fe/(2·fe-1)]^0.41·(1+γ)^1.39/(1-γ)^1/3·(γ/cosα)^0.3·Dw^1.4·Z^-1/3