風機齒輪箱軸承常見失效模式及解決方案

圖2 主軸軸向竄動對行星輪及行星架軸承的影響

2.1.2解決方案:

　　鐵姆肯公司推薦選用單列圓錐滾子軸承跨裝，通過對圓錐滾子軸承預緊來解決主軸軸向竄動對行星輪的影響。而且預緊的圓錐滾子軸承的承載區(qū)得到優(yōu)化，減少了滾道應力，提高了行星輪系的剛性，并可以承受外部傳遞入齒輪箱行星架端的額外軸向力（如圖3所示）。

圖3 行星架的預緊圓錐滾子軸承

2.2行星輪軸承

　　常見的一種行星輪軸承是由一對雙列圓柱滾子軸承組成（如圖4所示）。在軸承外圈和行星輪內孔之間過盈配合量不足或是由于齒輪變形而使兩者接觸面積減少的情況下，會出現外圈跑圈和磨損。
　　對于斜齒行星輪設計而言，由于行星輪與內齒圈和太陽輪同時嚙合的時候受到大小相同、方向相反的軸向力，所產生的傾覆力矩使得外側的兩列滾子承載較大，中間兩列滾子承載較小。四列滾子之間的載荷分布不均勻使得實際使用壽命有一定差別，在相同設計壽命的前提下，外側兩列會提前出現疲勞剝落。

圖4 行星輪 - 四列圓柱滾子軸承

圖5 Timken®集成式柔性銷組件

2.2.2解決方案：

　　Timken?集成式柔性銷行星輪組件（如圖5所示）是提高行星級可靠性的最佳方案之一。齒輪和軸承外圈集成于一體，杜絕了外圈跑圈的可能性，同時有更多的內部空間設計更多、更大的滾子來提高承載能力。通過預緊兩列圓錐滾子使其承載區(qū)得到優(yōu)化，降低了應力和滾子打滑的幾率，使載荷更均勻的分布在兩列。柔性銷設計允許行星輪組件在運行中產生柔性的偏移，保證齒面有很高的嚙合率，特別是對多個行星輪的設計，使得各行星輪之間的載荷分布更均勻，而且還可以降低加工和裝配的精度要求。

2.3高速軸軸承

2.3.1常見失效模式：

　　圓柱滾子軸承及四點接觸球軸承組合在高速級的應用中是較為常見的一種。在高速和低載的情況下，圓柱滾子軸承容易出現滾子打滑和滾道滑傷，而球軸承可能會出現滑傷和微剝落的損傷。

2.3.2解決方案：

　　鐵姆肯公司提出帶抗磨涂層的圓柱滾子軸承和單列圓錐滾子定位軸承（如圖6所示）。帶抗磨涂層的圓柱滾子軸承在整個壽命周期的運行中既能持續(xù)地防止滑傷，也可以防止由于潤滑劑里含雜質而造成滾道傷害以及潤滑不良的情況。單列圓錐滾子定位軸承可以承受徑向及雙向的軸向載荷，其純滾動的特性將滑傷的可能性降至最小。

帶抗磨涂層的圓柱滾子軸承

單列圓錐滾子定位軸承

圖6 高速軸軸承解決方案
　　

3.總結

　　隨著風力發(fā)電裝備行業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是大功率風機日趨主流，風機及零部件的可靠性將是研發(fā)中關注的重點。本文介紹的齒輪箱軸承常見失效模式及其解決方案，旨在幫助設備制造商選取更適合風機齒輪箱應用的軸承解決方案，力求不斷優(yōu)化齒輪箱的設計，使齒輪箱乃至整機的可靠性得到大幅的提升。