滑動(dòng)軸承-風(fēng)電能源相關(guān)（軸承座與軸承間隙常規(guī)是多少）
發(fā)布時(shí)間：2022-10-27 11:24:43 作者：行業(yè)大咖秀 點(diǎn)擊：1986
近關(guān)于這篇陳年的舊文章相聯(lián)系的發(fā)生了一些趣事，想來(lái)增加一些內(nèi)容，讓對(duì)此感興趣的人可能進(jìn)一步學(xué)習(xí)下
風(fēng)電裝機(jī)呈現(xiàn)明顯的大容量化。風(fēng)機(jī)容量大型化是未來(lái)風(fēng)電成本降低的重要手段， 根據(jù)金風(fēng)科技的數(shù)據(jù)，2020H1，公司在手訂單中 3MW 以上占比超過(guò) 40%。近 期招標(biāo)的大基地項(xiàng)目單機(jī)容量超過(guò) 4MW。海上風(fēng)電的容量較陸上風(fēng)電進(jìn)一步增 加。明陽(yáng)智能 2020H1 半年報(bào)數(shù)據(jù)顯示，新增訂單中 3MW 及以上的占比超過(guò) 97%。我們預(yù)計(jì) 2021 年，3MW 以上風(fēng)機(jī)將成為主流，由于行業(yè)金風(fēng)科技、明 陽(yáng)智能等再大容量風(fēng)機(jī)中處于地位，預(yù)計(jì)風(fēng)機(jī)大型化將推動(dòng)龍頭市占率進(jìn)一 步提升。
大容量占比提升將提升風(fēng)電軸承的市場(chǎng)空間。風(fēng)機(jī)軸承一般由主軸軸承、3 個(gè)變 槳軸承、1 個(gè)偏航軸承以及變速箱和電機(jī)軸承組合而成。
大容量的主軸軸承價(jià)格較小容量大幅提升。以明陽(yáng)智能為例，變槳軸承在風(fēng)機(jī)成 本中占比約 3%，3MW 主軸軸承在風(fēng)機(jī)成本中的占比從 2MW 的 1%-2%提升至 7%，主要由于大容量的主軸軸承在國(guó)內(nèi)供應(yīng)不足。3MW 以上的軸承價(jià)值量占比 預(yù)計(jì)進(jìn)一步升高，風(fēng)電主軸和偏航變槳軸承在風(fēng)機(jī)成本中占比將接近 10%。在 目前的招標(biāo)價(jià)，以目前風(fēng)機(jī)成本 2600 元/kw 計(jì)算，國(guó)內(nèi)風(fēng)電軸承的市場(chǎng)空間為 80-100 億元，全球近 200 億元。大容量風(fēng)機(jī)占比提升，將進(jìn)一步提高市場(chǎng)空間。
眾所周知，軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)中的核心部件，分布在風(fēng)機(jī)的偏航、變槳、傳動(dòng)鏈、發(fā)電機(jī)各個(gè)分系統(tǒng)中，包括偏航軸承、變槳軸承、主軸軸承、增速機(jī)軸承、發(fā)電機(jī)軸承。
由于風(fēng)機(jī)在空中運(yùn)行，面臨高低溫，濕熱以及沙塵等惡劣使用環(huán)境，同時(shí)故障維修成本高，因此對(duì)軸承的可靠性要求非常高。
滾動(dòng)領(lǐng)域的話，每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備用偏航軸承（回轉(zhuǎn)支承）1套，變槳軸承（回轉(zhuǎn)支承）3套(部分兆瓦級(jí)以下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為不可調(diào)槳葉，可不用變槳軸承)，發(fā)電機(jī)軸承（深溝球軸承、圓柱滾子軸承）3套主軸軸承（調(diào)心滾子軸承）2套，共計(jì)9套。
此外還有變速箱軸承，而變速箱有三種結(jié)構(gòu)形式，種形式需裝用軸承15套，第二種形式需裝用軸承18套，第三種形式需裝用軸承23套。這樣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸承數(shù)量平均值為27套。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)用軸承的結(jié)構(gòu)形式主要有四點(diǎn)接觸球軸承、交叉滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承等。偏航軸承安裝在塔架與座艙的連接部，變槳軸承安裝在每個(gè)葉片的根部與輪轂連接部位。
據(jù)披露，僅風(fēng)電領(lǐng)域軸承就擁有近百億的市場(chǎng)規(guī)?！，F(xiàn)有的風(fēng)電主軸軸承和齒輪箱軸承都是滾動(dòng)軸承，且普遍采用進(jìn)口，無(wú)法自主可控。齒輪箱軸承要求可靠性高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)（20-25 年）、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、體積小、質(zhì)量輕、使用生命周期內(nèi)不可更換（更換費(fèi)用超過(guò)整體齒輪箱費(fèi)用）。
鑒于滾動(dòng)軸承具有尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、選型方便、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好的優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)踐中大量使用。但同時(shí)存在使用壽命有限、體積大的缺點(diǎn)。這時(shí)采用滑動(dòng)軸承成本低，可靠性高。
國(guó)內(nèi)廠商供應(yīng)集中于偏航和變槳，大容量主軸軸 承供應(yīng)能力偏弱
風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)期矗立在荒野外，運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境惡劣，對(duì)軸承的性能要求很高，同時(shí)要求 軸承 20 年免維護(hù)。根據(jù)中國(guó)軸承協(xié)會(huì)在高端軸承技術(shù)路線圖中的介紹，目前風(fēng) 電主軸軸承主要被 SKF、FAG、TIMKEN、羅泰艾德等國(guó)外公司壟斷。國(guó)內(nèi)企業(yè)， 尤其對(duì)于大容量主軸軸承大部分還處于試制階段。國(guó)內(nèi)公司風(fēng)電軸承出貨主要集 中在門檻稍低的偏航和變槳軸承。
目前國(guó)內(nèi)涉足風(fēng)電軸承的公司數(shù)十家，瓦軸和洛軸 LYC 為國(guó)內(nèi)早進(jìn)入此行業(yè) 的大型公司。民營(yíng)企業(yè)主要是浙江天馬、大冶軸、新強(qiáng)聯(lián)等。從公開(kāi)信息可知， 目前在國(guó)內(nèi)廠家供應(yīng)風(fēng)電主軸軸承方面，新強(qiáng)聯(lián)處于地位。
風(fēng)電主軸及齒輪箱滑動(dòng)軸承替代滾動(dòng)軸承是風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一，隨著滑動(dòng)軸承在風(fēng)電軸承中的使用比例逐步提升，其對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模也將迅速增長(zhǎng)。
下面我對(duì)風(fēng)電上運(yùn)用到滑動(dòng)類型產(chǎn)品做一個(gè)簡(jiǎn)述，如果想要更加深入的了解，歡迎私信我；
1.風(fēng)電主軸滑動(dòng)軸承；
國(guó)內(nèi)風(fēng)電主機(jī)企業(yè)具備相關(guān)專利的主要是金風(fēng)，上海電氣，遠(yuǎn)景，明陽(yáng)，威能；
如今安裝的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，75%～80%均采用主軸軸承支撐原理，也就是主軸承的內(nèi)圈安裝在旋轉(zhuǎn)的主軸上。主軸起支承輪轂及葉片，傳遞扭矩到增速器的作用，主軸軸承主要承受徑向力，其性能的好壞不僅對(duì)傳遞效率有影響，而且也決定了主傳動(dòng)鏈的維護(hù)成本，所以要求具有良好的調(diào)心性能、抗振性能和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在主軸上，采取雙軸承的配置是比較常用的一種軸承配置形式，采用的軸承類型根據(jù)設(shè)計(jì)要求的不同而有所不同，但較為常見(jiàn)的軸承配置為調(diào)心滾子軸承或者圓錐滾子搭配圓柱滾子軸承的配置，大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用大錐角雙列圓錐滾子軸承或三列圓柱滾子軸承。
當(dāng)使用主軸軸承支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，幾乎所有的結(jié)構(gòu)都毫無(wú)例外地使用了調(diào)心滾子軸承。事實(shí)上，采用單獨(dú)軸承座的結(jié)構(gòu)，由于對(duì)圓錐滾子軸承或圓柱滾子軸承來(lái)說(shuō)，軸承位置處軸的角位移太大了，所以采用調(diào)心滾子軸承是必須的。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用中，徑向力和軸向力的比值對(duì)采用調(diào)心滾子軸承相對(duì)來(lái)說(shuō)是不利的，因此選擇適合的軸承系列非常必要。尤其對(duì)調(diào)心滾子軸承來(lái)說(shuō)，保證充分的潤(rùn)滑——合適的潤(rùn)滑劑、足夠的潤(rùn)滑量和再潤(rùn)滑，也是很重要的。在使用寬系列的軸承時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)主軸的角度偏斜會(huì)導(dǎo)致摩擦腐蝕，必須采用緊的配合，這一點(diǎn)也是非常重要的。浮動(dòng)軸承必須補(bǔ)償它相對(duì)于固定軸承位置的距離變化（例如由于熱膨脹產(chǎn)生的）。圓柱滾子軸承由于在軸承內(nèi)部能夠補(bǔ)償這種變化，所以它們是理想的浮動(dòng)軸承。其他類型的軸承采用滑動(dòng)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這里是外圈滑動(dòng)。如果在此采用調(diào)心滾子軸承，經(jīng)?？梢赃x用具有較低額定載荷的軸承，在這種情況下，軸承外圈的滑動(dòng)通常是不會(huì)發(fā)生的。只要固定軸承具有小的軸向游隙，浮動(dòng)軸承內(nèi)部的游隙一般是足夠的。
單個(gè)軸承的解決方案在大約3MW級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中出現(xiàn)的越來(lái)越多。整合概念的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的3MW風(fēng)電設(shè)備裝有位置非常接近齒輪箱的、承受所有來(lái)自轉(zhuǎn)子的載荷的主軸承。還有其他的3～5MW的設(shè)備也采用這種軸承配置。把傳統(tǒng)主軸軸承概念應(yīng)用到多兆瓦級(jí)的風(fēng)電設(shè)備中通常也是可行的，例如采用兩個(gè)主軸軸承——兩個(gè)調(diào)心滾子軸承。另外一種配置結(jié)構(gòu)是采用一個(gè)預(yù)設(shè)過(guò)游隙并帶有能使安裝簡(jiǎn)化的特殊結(jié)構(gòu)的雙列圓錐軸承。浮動(dòng)端包含一個(gè)設(shè)計(jì)有避免應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)的圓柱滾子軸承。作為一種規(guī)律，那些在小型風(fēng)電設(shè)備方面有很好經(jīng)驗(yàn)的公司在新的大型風(fēng)電設(shè)備上也采用與小型風(fēng)電設(shè)備相同的基本布置，這一點(diǎn)對(duì)那些使用輪轂軸承支撐原理的風(fēng)電設(shè)備制造商也是適用的。舍弗勒的研究還產(chǎn)生了一種新的球面滾子軸承設(shè)計(jì)，用于風(fēng)力渦輪機(jī)主軸應(yīng)用，具有高耐磨性，并且與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)相比，摩擦扭矩和工作溫度要低得多。因此，這項(xiàng)創(chuàng)新有可能顯著延長(zhǎng)渦輪機(jī)的使用壽命。舍弗勒通過(guò)在滾子上涂覆公司專有的 Triondur? C 涂層來(lái)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)軸承設(shè)計(jì)。Triondur C 是一種含金屬的氫無(wú)定形碳涂層，可提供高水平的防磨蝕和粘合磨損保護(hù)（見(jiàn)圖 3）。由于其高延展性涂層結(jié)構(gòu)，Triondur C 可以承受滾動(dòng)軸承應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的高接觸壓力。因此，使用 Triondur C（見(jiàn)圖 4）完成的滾子可顯著減少滑動(dòng)摩擦，并大限度地減少滑動(dòng)引起的損壞。為了進(jìn)一步降低滑動(dòng)的可能性，舍弗勒升級(jí)后的軸承使用兩件式黃銅保持架，使每個(gè)滾子行能夠獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。舍弗勒為風(fēng)力渦輪機(jī)主軸軸承開(kāi)發(fā)了一種新的軸承設(shè)計(jì)并申請(qǐng)了專利：非對(duì)稱球面滾子軸承。術(shù)語(yǔ)"不對(duì)稱"是指軸承的不同接觸角，用于改善兩個(gè)軸承列之間的載荷分布，降低接觸壓力和摩擦扭矩，并將軸向剛度提高約50%。此外，軸承的獨(dú)特設(shè)計(jì)可防止由于轉(zhuǎn)子軸在運(yùn)行期間周期性彎曲或風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙內(nèi)初始裝配時(shí)產(chǎn)生的精度誤差而產(chǎn)生滾子到滾道的接觸應(yīng)力峰值。
舍弗勒非對(duì)稱球面滾子軸承的工作原理如下：軸承的轉(zhuǎn)子側(cè)設(shè)計(jì)用于承載應(yīng)用中存在的正常徑向載荷，而軸承的齒輪箱側(cè)則通過(guò)增加接觸角進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)高推力。在運(yùn)行過(guò)程中，潛在的破壞性推力安全地通過(guò)軸承傳遞到軸承座支撐（見(jiàn)圖5）。創(chuàng)新的不對(duì)稱設(shè)計(jì)確保了更均勻的內(nèi)部載荷分布，從而改善了滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)大限度地減少了滑動(dòng)。結(jié)果：扭矩更小，摩擦更少，熱量更少。此外，軸承的軸向位移也減少了。底線：系統(tǒng)的整體效率得到提高，這使得風(fēng)力渦輪機(jī)能夠產(chǎn)生更多的電力。
現(xiàn)階段室外裝機(jī)的主要是金風(fēng)，其他幾家都在設(shè)計(jì)試驗(yàn)上有過(guò)經(jīng)驗(yàn)，短時(shí)間內(nèi)上馬并不是難事；
其設(shè)計(jì)想法都比較雷同，都是在設(shè)計(jì)上考慮易用性，共用性；
其分體的設(shè)計(jì)理念得到了大家的公示，相對(duì)主軸滾動(dòng)軸承的體積重量，滑動(dòng)類型的優(yōu)勢(shì)非常巨大！
從應(yīng)用效果來(lái)看，金風(fēng)科技新型軸系采用的滑動(dòng)軸承為面接觸，其軸系承載密度將提升超過(guò)20%，有力支撐了大功率機(jī)型的開(kāi)發(fā)；此外，滑動(dòng)軸承分瓣式設(shè)計(jì)，也可方便局部更換，令維護(hù)成本下降超過(guò)60%。日前，金風(fēng)科技采用新型軸系的樣機(jī)已經(jīng)在新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電。
該類滑動(dòng)軸承在國(guó)內(nèi)還是國(guó)內(nèi)外首屈一指的企業(yè)，比如RENK、MIBA、OILESS、長(zhǎng)盛CSB，三環(huán)，崇德等具備一定的研發(fā)能力的企業(yè)；
Aerodyn，這家鮮為人知的德國(guó)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)公司，是明陽(yáng)風(fēng)電此前十年的核心技術(shù)來(lái)源。2006年，風(fēng)電新手張傳衛(wèi)在行業(yè)老前輩王文啟的幫助下，與aerodyn旗下子公司aerodyn Energiesysteme GmbH簽署委托設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)合同，委托后者開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)1．5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)技術(shù)。
王文啟是其中關(guān)鍵人物。他原是新疆水利水電研究所所長(zhǎng)，是中國(guó)風(fēng)電行業(yè)的奠基人之一，其“門徒”包括金風(fēng)科技董事長(zhǎng)武鋼。誰(shuí)也想不到的是，明陽(yáng)智能和金風(fēng)科技其實(shí)有這份淵源。
Aerodyn是全球著名風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)公司，業(yè)務(wù)主要包含風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)、葉片設(shè)計(jì)、技術(shù)咨詢、工程服務(wù)等業(yè)務(wù)，擁有20多年的風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)和工程服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)企業(yè)明陽(yáng)智能、聯(lián)合動(dòng)力、電氣風(fēng)電、海裝風(fēng)電、華儀電氣等整機(jī)廠家都曾通過(guò)引進(jìn)Aerodyn公司技術(shù)或者聯(lián)合設(shè)計(jì)的模式進(jìn)行研發(fā)合作。
2.風(fēng)電齒輪箱（增速箱）
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊張和環(huán)境問(wèn)題凸現(xiàn)，很多國(guó)家加大了對(duì)環(huán)保新能源的開(kāi)發(fā)利用力度，風(fēng)能作為一種能源儲(chǔ)量豐富和具有廣闊市場(chǎng)前景的綠色新能源，越來(lái)越受到世界的重視。
滑動(dòng)軸承（slidingbearing），在滑動(dòng)摩擦下工作的軸承?；瑒?dòng)軸承工作平穩(wěn)、可靠、無(wú)噪聲。在液體潤(rùn)滑條件下，滑動(dòng)表面被潤(rùn)滑油分開(kāi)而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動(dòng)摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動(dòng)軸承材料。滑動(dòng)軸承應(yīng)用場(chǎng)合一般在高速輕載工況條件下。
風(fēng)電增速齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要關(guān)鍵部件之一，它布置在風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間，將風(fēng)輪動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)將風(fēng)輪輸入的很低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。它安裝在距地面幾十米高塔架之上狹小的機(jī)艙內(nèi)，其本身的體積和質(zhì)量將會(huì)直接對(duì)風(fēng)機(jī)造成較大的影響，因此，風(fēng)電齒輪箱以追求高可靠性、小體積、小重量為目標(biāo)。在風(fēng)電增速齒輪箱中，軸承是重要的零件，其發(fā)生故障的比例較大，其失效常常會(huì)引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞，同時(shí)軸承在齒輪箱中的價(jià)值較高的部件。滾動(dòng)軸承具有尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、選型方便、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好的優(yōu)點(diǎn)，所以在風(fēng)電齒輪箱中大量使用。
風(fēng)電齒輪箱要求可靠性高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)（20~25年）、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、體積小和質(zhì)量輕，同時(shí)使用壽命期內(nèi)不能更換（因?yàn)楦鼡Q費(fèi)用太高，更換費(fèi)用比1臺(tái)齒輪箱價(jià)值還高）?；瑒?dòng)軸承工作時(shí)發(fā)生的是滑動(dòng)摩擦；滑動(dòng)摩擦力的大小主要取決于制造精度；而滑動(dòng)軸承摩擦力的大小主要取決于軸承滑動(dòng)面的材料。
齒輪箱并不是風(fēng)電的專屬，其在機(jī)械領(lǐng)域具有廣泛性，但是在設(shè)計(jì)上又對(duì)風(fēng)電的要求做了側(cè)重，國(guó)內(nèi)齒輪箱的制造企業(yè)非常多，同質(zhì)化也比較嚴(yán)重，性能上并沒(méi)有很大的差距；
風(fēng)力資源十分豐富，風(fēng)能發(fā)電有著十分廣闊的發(fā)展前景，因此，風(fēng)機(jī)齒輪箱在未來(lái)有很廣闊的發(fā)展空間。主要設(shè)計(jì)形式就兩種，一種是平行軸類型，一種是行星軸類型；目前市場(chǎng)上的主要風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括雙反饋發(fā)電和直驅(qū)發(fā)電，其中雙反饋發(fā)電是目前市場(chǎng)的主流發(fā)電技術(shù)，這種發(fā)電使用多重齒輪箱，承接風(fēng)能推動(dòng)葉片所帶來(lái)的動(dòng)力，之后齒輪箱提升轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電?，F(xiàn)在多級(jí)增速來(lái)說(shuō)，行星軸類型現(xiàn)在是主流設(shè)計(jì)，其實(shí)也比較類似于AT變速箱和行走馬達(dá)的形式；
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)風(fēng)場(chǎng)齒輪箱主要制造企業(yè)有：南京高精傳動(dòng)設(shè)備制造集團(tuán)有限公司、寧波東力股份有限公司、浙江通力重型齒輪股份有限公司、重慶齒輪箱有限責(zé)任公司、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司、三一重型能源裝備有限公司、中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司、中車北京南口機(jī)械有限公司、中車福伊特傳動(dòng)技術(shù)（北京）有限公司、采埃孚(天津)風(fēng)電有限公司、湖南南方宇航高精傳動(dòng)有限公司、大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司、重慶望江工業(yè)有限公司、天津華建天恒傳動(dòng)有限責(zé)任公司、太原重工股份有限公司、弗蘭德傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司（威能極）、秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司、寧夏銀星能源股份有限公司、美聞達(dá)傳動(dòng)設(shè)備(蘇州)有限公司等20家。
國(guó)內(nèi)像中車，采埃孚天津等企業(yè)早就對(duì)齒輪箱滑動(dòng)軸承有所涉及，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，軸系內(nèi)的一半數(shù)量的滾動(dòng)軸承將會(huì)被滑動(dòng)軸承所替代，其市場(chǎng)是非?？捎^的；
早前，擁有全球風(fēng)電核心部件制造技術(shù)、總投資16億元的天津華建天恒傳動(dòng)有限責(zé)任公司一期工程試生產(chǎn)，該公司在引進(jìn)消化全球頂尖的德國(guó)RENK公司的大功率增速器（AEROGEAR）技術(shù)基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出7項(xiàng)專利，2MW-3MW大功率齒輪箱填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端產(chǎn)品空白，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電核心部件天津制造，產(chǎn)品還應(yīng)用到核電、海洋、油氣、軌道交通等領(lǐng)域，直接代替進(jìn)口并出口歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來(lái)，本市風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)鏈漸成規(guī)模。由于風(fēng)電機(jī)組大多安裝在高山、荒野、海島等風(fēng)口處，大功率齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，對(duì)設(shè)備的可靠性和使用壽命要求很高，而國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備核心部件的2MW以上高可靠性增速器一直依賴進(jìn)口，國(guó)家發(fā)改委已將其上升為“十二五”期間新能源與高端裝備規(guī)劃。由中科院旗下華建集團(tuán)成立的天津華建天恒傳動(dòng)有限責(zé)任公司，2010年以中國(guó)許可方式引進(jìn)消化全球的德國(guó)RENK公司技術(shù)，并落戶寶坻建設(shè)大功率增速器新廠。同時(shí)，公司與德國(guó)RTS和中國(guó)的兩所高校聯(lián)合成立了天津市工程技術(shù)中心，為本市高精重載齒輪箱行業(yè)提供了技術(shù)平臺(tái)、設(shè)備平臺(tái)和交流平臺(tái)，同時(shí)也為企業(yè)的發(fā)展技術(shù)孵化。據(jù)介紹，公司先后承接了東汽、南車風(fēng)電、許繼風(fēng)電等著名品牌公司2-3MW產(chǎn)品開(kāi)發(fā)訂單，與金風(fēng)科技(002202,股吧)、廣東明陽(yáng)等一流風(fēng)機(jī)品牌公司正在洽談3-5MW產(chǎn)品戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)平臺(tái)。一期投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值6億元。
通過(guò)與德國(guó)RENK公司1.5MW和5MW風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)合作，太重具有了系列化設(shè)計(jì)和制造風(fēng)電增速器的能力。主要產(chǎn)品為：雙饋和半直驅(qū)增速器，偏航變槳齒輪箱，主軸和其它傳動(dòng)件，規(guī)格為：1.0MW、1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW、3.6MW、5.0MW。目前，太重正在研發(fā)6MW、7MW、8MW風(fēng)電增速器。太重生產(chǎn)的風(fēng)電增速器主要有一級(jí)行星+兩級(jí)平行軸、兩級(jí)行星+一級(jí)平行軸、內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)NW型行星傳動(dòng)等幾種結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能可靠、重量輕等特點(diǎn)。
華建天恒傳動(dòng)公司先后承接了東汽、南車風(fēng)電、許繼風(fēng)電等著名品牌公司2-3MW產(chǎn)品開(kāi)發(fā)訂單，與金風(fēng)科技、廣東明陽(yáng)等一流風(fēng)機(jī)品牌公司正在洽談3-5MW產(chǎn)品戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)平臺(tái)。一期投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值6億元。
威能極的新滑動(dòng)軸承技術(shù)，成功的完成場(chǎng)內(nèi)測(cè)試后希望獲得所有軸承風(fēng)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，批量生產(chǎn)獲得更多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在樣機(jī)做了一個(gè)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)在天上，這是兩兆瓦的樣機(jī)，其他全部都滑動(dòng)軸承，終樣機(jī)表現(xiàn)出來(lái)的性能是什么樣呢？風(fēng)機(jī)上表現(xiàn)非常優(yōu)異，軸承溫度非常穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何磨損顆粒物，滑動(dòng)軸承無(wú)需額外大量的潤(rùn)滑油，齒輪箱的噪音表現(xiàn)也非常好，風(fēng)機(jī)例行檢查的時(shí)候沒(méi)有任何異常?；瑒?dòng)軸承試驗(yàn)，這是測(cè)試臺(tái)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，對(duì)滑動(dòng)軸承本身做一個(gè)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，齒輪箱做加載加速過(guò)載實(shí)驗(yàn)，齒輪箱放到零下40度低溫實(shí)驗(yàn)室，樣機(jī)運(yùn)行一年以后開(kāi)始小批量，2015年到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了批量的一個(gè)應(yīng)用。
接下來(lái)是說(shuō)多行星輪及多級(jí)行星技術(shù)，上面是兩級(jí)行星的行星輪，下面是三級(jí)行星，大的技術(shù)特點(diǎn)，有什么區(qū)別，上面兩級(jí)行星，大齒輪，大軸承，選用的材料利用率比較低，兩級(jí)行星的總數(shù)比，被限制在155到160左右，下面三級(jí)行星有更多的行星，齒輪更小，軸承更小，選用的材料利用率更高，齒輪箱總數(shù)比可以達(dá)到200級(jí)以上，得出的結(jié)論，相同功率等級(jí)下可降低25%齒輪箱重量。
美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃評(píng)估了帶徑向軸承的1兆瓦齒輪箱的耐用性。結(jié)果令人鼓舞，可以更廣泛地使用和更可靠的變速箱。
技術(shù)人員將齒輪箱裝配成四個(gè)徑向軸承。
如果風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱在其行星階段尚未配備升級(jí)的滾子軸承配置，那么很快就會(huì)進(jìn)行維修，因?yàn)樾碌妮S承設(shè)計(jì)具有更高的負(fù)載能力。近的設(shè)計(jì)偏好包括預(yù)緊圓錐滾子軸承或帶有與行星齒輪集成滾道的圓柱滾子。但即使是這些安排終也會(huì)因滾動(dòng)接觸疲勞而遭受剝落損壞，需要更換。帶徑向軸承的齒輪箱是否有可能更好地承受風(fēng)力渦輪機(jī)施加的惡劣條件？
下一代變速箱的一個(gè)目標(biāo)是提高傳動(dòng)系統(tǒng)效率。
NREL和Romax Technology以及其他行業(yè)合作伙伴的工程師近完成了美國(guó)能源部支持的項(xiàng)目，以測(cè)試旨在降低能源平準(zhǔn)化成本的下一代齒輪箱，發(fā)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器技術(shù)。齒輪箱布局結(jié)合了柔性銷和徑向軸承技術(shù)，以改善行星載荷共享，并進(jìn)一步了解這種低速高負(fù)載應(yīng)用中的軸頸。在該項(xiàng)目中，傳動(dòng)系統(tǒng)在國(guó)家風(fēng)能技術(shù)中心的測(cè)功機(jī)中進(jìn)行了設(shè)計(jì)，制造和測(cè)試。
風(fēng)力齒輪箱中的徑向軸承并不常見(jiàn)，盡管歐洲齒輪箱原始設(shè)備制造商（OEM）近提供了一些。
之前的NREL項(xiàng)目提供了用于改裝的傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸由兩個(gè)圓錐軸承支撐，并包括一個(gè)中速發(fā)電機(jī)。傳統(tǒng)的齒輪箱被一個(gè)安裝在單級(jí)軸向軸承的齒輪箱所取代，四個(gè)行星安裝在柔性或柔性銷上。為了成本效益，測(cè)試變速箱有一個(gè)階段，但在概念研究期間，NREL的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jon Keller表示，該團(tuán)隊(duì)研究了一系列比率，發(fā)現(xiàn)使用比率約為30的兩級(jí)變速箱可以實(shí)現(xiàn)低的能源成本。
插圖 A 橫截面顯示了支撐主軸的太陽(yáng)齒輪和柔性銷，以及支撐行星的徑向軸承。
主軸內(nèi)的柔性銷使其能夠隨著行星載荷的變化而略微平移。每個(gè)主軸上都有一個(gè)徑向軸承。
在此應(yīng)用中，行星在軸頸材料上的油膜上旋轉(zhuǎn)，并且環(huán)是靜止的。該材料是鋼涂層特殊合金，由歐洲制造商專有。
徑向軸承的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是成本更低，因?yàn)榕c滾動(dòng)體軸承相比，它們更簡(jiǎn)單。Crowther的團(tuán)隊(duì)還懷疑這些類型的軸承將提高可靠性，因?yàn)樗鼈冇筛俚牧慵瞥?，并且仍然需要長(zhǎng)期的耐久性測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。但是，該設(shè)計(jì)大大減少了零件的數(shù)量，在這方面，應(yīng)該可以提高可靠性。例如，該設(shè)計(jì)從每個(gè)行星上移除了兩到四排軸承（取決于設(shè)計(jì)），并用一個(gè)軸承替換它們。徑向軸承可以在模擬的開(kāi)始和停止年度，顆粒計(jì)數(shù)保持穩(wěn)定。
還減輕了重量，并且與預(yù)裝設(shè)計(jì)相比，它們的組裝更容易。"因此，徑向軸承有很多好處，盡管我們目前肯定不偏向于軸頸或滾子，
WINERGY已經(jīng)在大型齒輪箱中使用徑向軸承
齒輪箱制造商Winergy認(rèn)識(shí)到，徑向軸承已經(jīng)在其他幾個(gè)重工業(yè)中證明了它們的優(yōu)勢(shì)，那么為什么不在風(fēng)能工業(yè)中呢？去年，該公司表示，自2013年3月以來(lái)，帶有徑向軸承的2兆瓦齒輪箱原型已在瑞典的維斯塔斯V90渦輪機(jī)上運(yùn)行。
2021.4威能極與上海電氣推出首套5.X兆瓦混合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)鏈中威能極的齒輪箱使用了先進(jìn)的滑動(dòng)軸承技術(shù)，包含三個(gè)行星級(jí)，每一級(jí)搭載多個(gè)行星輪，作為面向未來(lái)設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)平臺(tái)，進(jìn)一步減輕了齒輪箱重量并增加了齒輪箱輸出扭矩，在振動(dòng)和噪音方面也作了進(jìn)一步優(yōu)化，具有更長(zhǎng)的使用壽命、更高的可靠性和更低的成本。
3.風(fēng)電偏航系統(tǒng)；
風(fēng)力發(fā)電組的偏航系統(tǒng)由兩部分組成，即主動(dòng)偏航系統(tǒng)與被動(dòng)偏航系統(tǒng)這兩部分組成。依靠風(fēng)力利用各種機(jī)構(gòu)來(lái)完成的機(jī)組風(fēng)輪對(duì)風(fēng)的動(dòng)作偏航方式就是我們所說(shuō)的被動(dòng)偏航系統(tǒng)，主動(dòng)偏航指的是采用電力或者液壓拖動(dòng)來(lái)完成對(duì)風(fēng)動(dòng)作的偏航方式，一般有齒輪驅(qū)動(dòng)與滑動(dòng)兩種方式。常用的是主動(dòng)偏航的齒輪驅(qū)動(dòng)形式。
偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組重要的部件之一，位于塔筒與主機(jī)架之間，由驅(qū)動(dòng)裝置、 偏航軸承及偏航制動(dòng)器組成。通常軸承外圈與塔筒緊固在一起，軸承內(nèi)圈和偏航驅(qū)動(dòng)裝置與主機(jī)架連接在一起。當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，風(fēng)速風(fēng)向儀將信號(hào)傳到控制裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置工作，驅(qū)動(dòng)裝置上的小齒輪與大齒圈嚙合，從而帶動(dòng)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)使得風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。偏航軸承通常又分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種形式，滑動(dòng)軸承則是由大齒圈及其上下及側(cè)面布置滑動(dòng)襯墊組成，滑動(dòng)軸承以卡爪狀結(jié)構(gòu)將機(jī)艙定位在偏航大齒圈上，在偏航時(shí)機(jī)艙通過(guò)滑墊在齒圈上滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)。滑動(dòng)軸承在偏航系統(tǒng)中的作用如下 動(dòng)力傳遞； 機(jī)艙在塔筒頂部的定位； 實(shí)現(xiàn)機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑒?dòng)軸承相對(duì)滾動(dòng)軸承在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用有其自身的優(yōu)點(diǎn)成本低，維護(hù)方便(更換時(shí)不需要吊起機(jī)艙)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
4.風(fēng)電變槳系統(tǒng)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須以佳方式對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以防止極端載荷并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行。由于主動(dòng)系統(tǒng)帶有方位驅(qū)動(dòng)器和齒輪箱，風(fēng)機(jī)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)。為優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率曲線，必須始終根據(jù)風(fēng)速調(diào)整葉片角度。轉(zhuǎn)子葉片角度可通過(guò)電動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.偏航制動(dòng)器
偏航制動(dòng)器主要形式還是盤式制動(dòng)器，也是一種較為常見(jiàn)的類型，在汽車等設(shè)備上都能看到，結(jié)構(gòu)也是類似；
本身滑動(dòng)軸承在制動(dòng)器上的應(yīng)用可以拓展到這里；電磁盤式(SE)、液壓盤式(SH)和氣動(dòng)盤制動(dòng)器.
主要產(chǎn)品為電磁盤式(SE)、液壓盤式(SH)和氣動(dòng)盤式(SP)三大系列，四十多個(gè)品種的常閉、常開(kāi)、安全等各種形式的制動(dòng)器以及與其匹配的整流控制裝置、液壓站等產(chǎn)品。在使用過(guò)程中制動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)時(shí)間短，控制、操作和維護(hù)靈活、方便，工作性能完全可靠，降低了設(shè)備故障率，節(jié)能效果明顯，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；盤式制動(dòng)器具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，散熱性能好，制動(dòng)力矩大，一盤可裝多個(gè)制動(dòng)器，能減小主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、節(jié)能等特點(diǎn)，產(chǎn)品已達(dá)國(guó)際同類產(chǎn)品水平，擁有國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)及制造工藝。
5.其他
例如軸承隔離器，流動(dòng)傳動(dòng)的泵等，葉片驅(qū)動(dòng)器，發(fā)電機(jī)組，滑動(dòng)軸承都有相關(guān)的應(yīng)用
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