风电偏变驱动器设计中的齿轮轴轴承校核问题研究*

徐雁波,郭媛媛,贾松阳

(1.商丘工学院 机械工程学院,河南 商丘 476000;2.洛阳LYC轴承有限公司,河南 洛阳 471039;3.航空精密轴承国家重点实验室,河南 洛阳 471039)

0 引 言

随着风能产业的迅速发展,风机设备需求的日益加大,对风机设备的要求也变得更高[1-5]。其中,风机设备中偏航和变桨驱动器的作用是根据风向调整叶片角度。驱动器内部齿轮轴上的2个圆锥滚子轴承一般为标准尺寸单列圆锥滚子轴承,通常为30、32、33系列。驱动器的工况特点是转速慢,但传动比大。两者转速通常小于2 r/min,且长时间工作于1 r/min以下。偏航驱动器与偏航回转支承的齿轮传动比通常在1∶1 000左右,因此,驱动器齿轮传递到轴承的载荷较大。

标准尺寸轴承已是成熟的基础件产品,其在包括风机在内的各种工程领域得到了广泛应用。而驱动器的作用是根据风向调整叶片角度,其长时间处于不工作或转速极低的工况。因此,在风机整机寿命内,设计合理、安装维护得当的驱动器轴承一般不会出现寿命提前到期的情况。因此,在风机的设计阶段,往往不会对标准轴承进行重新开发,而是选择合适的轴承。轴承的校核就十分重要。

文献[6]提供了一种针对驱动器轴承的简支梁校核计算方法,但在关于轴向力的计算方面,其理论推导部分不完善。因为简支梁算法相对较为简单,所以其在工程上得到了广泛应用;但是否适用于有严格要求的驱动器轴承校核尚有待讨论。

对此,基于工程实际案例,笔者利用Romax仿真软件,对驱动器轴承的简支梁和有限元计算结果进行对比;并在此基础上,基于有限元法补充分析轴承预紧量对驱动器轴承的影响,为风机领域驱动器设计提供参考。……