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风力发电机轴承早期失效的原因——过载还是欠载?

风力发电机及其组件经过精心设计可正常运行20年以上。根据行业标准DIN ISO281的轴承额定寿命计算方法,滚子轴承的寿命与(C1/P)10/3成正比,其中C为轴承额定动载荷,P为工作载荷。基于风力发电机轴承的额定动载荷及其预期工作载荷,轴承应在预期使用寿命内具有高可靠性,但事实上上风能电站机齿圈箱滑动联轴器并非会在2~1半年内没用,最最主要的的由高速路轴滑动联轴器、中速轴滑动联轴器和太阳系星体轮滑动联轴器引致。太阳系星体轮滑动联轴器没用称为最最主要的的问题,与可在塔楼上更换的高速轴和中速轴轴承不同,行星轮轴承的更换需使用起重机拆卸、运输和场外维修齿轮箱。停机期间的收人损失和更换的直接成本大大增加了风力发电的成本,这对化石燃料的需求、CO2排放和能源可持续性具有不利影响。


传动传动箱滑动轴套最前兆报废不会随着在使用的建材处理不当或规划与社会实践综合过少,Musial 等得到理论依据:对报废最会的说明是在规划方式中未决定关键的荷载原因。随着行业领域规则假定荷载与质保期成正比,因而节省地假定滑动轴套最前兆报废由得以予测、绘制或测试滑动轴套过载保护导致的。暴风、阵风、自动启停瞬态、电力故章同时风切变对轮毂轴承力矩和可靠性均存在大量且不行預測的干扰。


使用移动、工作或这两者搭配组合可描绘俩玩体直接的磨擦学取决于自行车运动。可作滑滚比(SRR)定量分析工作体隶属于从工作到移动频谱的某处职位,纯工作和纯移动的SRR各自为0和2。移动或许容易造成快捷且不能够预测分析分析的划痕,纯工作玩的丧失是工作玩乏力的毕竟,可使用DINISO281通过预测分析分析。是由于需要拖驱动力来确保工作程序,所以在低荷载低处力电站机用圆形滚子滚动轴承的SRR会加入。Kang宋江因的毕竟反映出,当C1/P由1增强到2000时,风速发电量机用圆柱体滚子轮毂轴承型号套的SRR会增强两个总数级或大量。也即是说,当额定值动荷载比作业荷载大有几个总数级时,移动开始更绝大多数。由于,因为杜绝导致过度抱死、受到磨损和切不可预估的轮毂轴承型号套生命拉长,多个轮毂轴承型号套制做商的规定了最高固定负载。


检验分析表明轴承失效主要是由于过度打滑和磨损造成的麻点、涂抹和白蚀剥落。Gould和Greco认为轴承反作用力不足以提供滚动所需的拖动力。潜在的因素是风速变化引起载荷的可变性,轴承设计时必须考虑轴承承受极端载荷的情况,这种情况显然极少发生。在更常见的风速条件下,当载荷较低时,SRR增加,过度打滑增加了轴承表面损伤的风险。


💃Guo等人采用仪表传动系统的直接测量结果表明行星传动系统支承了由悬臂转子重量、风切变、偏航及其他潜在因素造成的大部分非扭矩载荷。使用齿轮箱可靠性协作(GRC)标准齿轮箱的机械动力学模型表明非扭矩载荷向行星传动系统的传递主要与行星架圆柱轴承的游隙有关。Guo等人以及Gould和Burris 的独立分析表明在行星架运转的不同阶段,行星传动系统的非扭矩载荷分配同时增加或减少了行星轮轴承反作用力。行星传动系统分配的非扭矩载荷进一步降低了正常风况下已经很小的工作载荷。分类的瞬态事故(如电力系统出现问题的和阵风)将会使拖动体突然之间易滑倒,欠载促使滚针轴承最易伤到。不同仍然的研究探讨,预测未来风向发电站机齿轮传动箱轮毂轴承会是由于超负荷、欠载频繁跑偏或二者之间组合而出现不能正常工作。或许非常多论文提纲的题材重视风能火力发直流电机伞传动箱滑动滑动轴承而言伴随负载而失灵但确认对失灵滑动滑动轴承实施现厂验测讲解证实,欠载对於大行星齿轮承也许十分不利因素。选文指在说明星体传动齿轮软件的事实上非转距承载左右该怎样危害星体齿轮承承载,特殊是在过载保护和.欠载的工程状况下为举例说明该怎样从而导致星体齿轮承前兆损坏。

结论与建议

作者研究分析了在实际风况下,典型的风力发电机中GRC标准齿轮箱的行星轮轴承载荷的可能范围。导致取决于,无论风速如何,行星传动系统的非扭矩载荷分配都会增加每个转子周期内行星轮轴承反作用力的最大值,并减小反作用力的最小值。在没有行星传动系统非扭矩载荷分配的情况下,行星轮轴承过载仅在风速为13.5 ~ 14.5 m/s下发生,欠载在风速为4 ~5 m/s下发生。通过悬臂转子重量的实际行星传动系统载荷分配,过载下风速扩展到12 ~19 m/s,欠载下风速扩展到4~7 m/s。根据来自美国10个风场已发布风谱的分析,即使考虑到实际的非扭矩载荷分配,最坏情况下行星轮轴承的疲劳寿命至少为42年。10个风场的行星轮轴承平均疲劳寿命为277年。在这相同的10个风场中,预计行星轮轴承每个周期内有40% ~ 70%(平均61% )的时间欠载。在欠载工况下,轴承可能失去拖动力,造成打滑以致轴承表面损伤,涂抹并最终在不可预知的时间失效。此外,打滑过程中发生的表面损伤会缩短疲劳寿命并加速疲劳失效。结果强调需要同时考虑轴承欠载和过载作为行星轮轴承早期失效的重要因素。尽管为减轻打滑,可增加齿轮箱的额定载荷,但这种变化会加剧轴承欠载的发生概率,甚至可能缩短齿轮箱使用寿命。


可能会提升的轴承采用保修期的做法有:

1)通过对圆锥滚子轴承施加预载来消除行星轮轴承欠载;

2)通过减小或消除行星架轴承游隙来减小非扭矩载荷分配;

3)通过改变动力传动系统的几何形状(例如较小的齿圈、较长的转子、较短的轮毂)来减小相对于扭矩载荷的非扭矩载荷。

(来源:《Tribology Transactions》)



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