文档介绍：技术论文
应用于风电齿轮箱高速轴与
高速中间轴的定位轴承
作者:Biswanath Nandi, Douglas Lucas
摘要
本文介绍了一种可供风电齿轮箱使用的新型轴承——定位轴承。这种轴承提供了一种解决方案,它可以解
决现在风电齿轮箱高速输出轴和中间轴的常用的轴承所遇到的性能、成本和效率等问题。定位轴承将单列圆锥
滚子轴承(TRB)(正向扭矩状态期间,这种轴承通过轴承滚道支承着主要的径向和轴向力载荷)与精心设计的
挡圈(它支承着反向扭矩状态下的推力载荷,例如制动力和电动回转力)结合一起。这种单列轴承可以代替的
两列圆锥滚子轴承、一个双列圆锥滚子轴承、或一个四点接触球轴承(FPCBB)和一个圆柱滚子轴承(CRB)
相组合的轴承布置。定位轴承所占的轴向空间少,它改进了输出轴效率,并提高了输出轴系统的性能。
2
前言现有轴承的不足之处
有时,齿轮箱输出轴在输出轴和中间轴的固定以点接触方式设计的 FPCBB 轴承主要用于支承
端,布置有一个 NU 型 CRB 轴承和一个轴向定位的径向载荷,在某种程度上, 它适用于支承中等程度的
四点接触的球轴承(见图1)。CRB 轴承仅支承着径向推力载荷。但这种轴承设计用于支承恒定和波动的齿
载荷,而 FPCBB 轴承则支承着系统中的全部轴向载轮推力载荷却并不理想,在风电正常操作期间,上述
荷。推力载荷是普遍存在的。在单纯的轴向载荷下,球体
在某一角度与滚道相接触,并通过该接触角的位置转
动,但在同时,还要围绕着轴的中心线而转动。球体
的这一动作会在球体和滚道之间产生轻微的滑移,从
而导致从表面开始的损坏现象,例如,出现如图3所
示的表面剥落。
图 1 现有的轴承布置
图 3 球体上的剥落现象
而且,球轴承的外圈与轴承座的装配须是完全松
配合,以防止任何径向载荷传入该轴承内。为此,该
轴承还必须带有诸如键槽一样的特征以防止外圈的转
动,而定位轴承则不同,它只要求在轴承座凸肩与端
盖之间紧紧地夹住。
图 2 带有两个 TRB 的轴承布置
虽然,图 2 所示的布置避免了球轴承设计的不足
如以上图 2 所示,显示了另一种轴承布置在固定之处,但是,在双列轴承 TRB 设计中,需要使两列轴
的位置,采用两列(相似的或非相似的系列)TRB 轴承同时保持有足够大的载荷区和维持一定的牵引力。
承作为 FPCBB 和 CRB 的组合轴承的替代轴承。当你这在设计中需注意,并要在实践中实现。
采用这一设计时,为了确保双列轴承在全部的操作条
件范围期间有足够的载荷区,应特别注意选择合适的
滚道倾角。
3
定位轴承设计
图 4 表示了典型的定位轴承设计。在图 5 中,
定位轴承应固定在轴的右端,支承来自齿轮的径向载
荷和推力载荷,而 NU 型 CRB 轴承在另一侧作为浮
动端轴承。定位轴承是一种高性能、双向的轴承,它
取代了图1中的 CRB 轴承和 FPCBB 轴承组合。它也
可是另一种解决方案,以替代某些设计中所采用的交
叉定位的单列轴承布置或称双列 2TS-DMTRB 轴承布
置。这种轴承在单列圆锥滚子轴承基础上,在外圈处
附加一挡环。图 5 使用定位轴承的轴承布置