風電齒輪箱高速軸軸承振動的應用分析

【摘要】使用風力作為動力的發電機，其內部的齒輪箱是該電機組當中最為核心的一個機械零件。齒輪箱內部的高速軸，大量的使用圓錐滾子作為軸承。但這一類型的軸承發生的振動問題，頻繁造成齒輪箱的振動大于規定要求的現象。根據有關的分析了解到，滾子部位出現的波紋度不正常現象，是導致振動大于規定要求這一問題的主要原因。

【關鍵詞】風電? 齒輪箱? 高速軸? 軸承振動? 應用分析

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）19-0231-01

引言

現在，風電齒輪箱當中的高速軸的軸承在進行設計期間，大量的應用了圓錐型的滾子，但是這一類型的軸承在振動方面存在巨大的問題，頻繁出現齒輪箱的振動大于規定要求的問題，對于齒輪箱進行工作的壽命以及可依賴性造成影響。因此需要引起相關建造人員的關注。

一、對軸承進行布置的具體型式

使用風力作為動力的發電機，其內部齒輪箱高速軸使用的軸承，普遍是使用1套當中的圓柱滾子類型的軸承，還有2套面對面進行配對的圓錐滾子類型的軸承（型號是32034-x）作為支承。

二、對軸承存在的振動展開測試

在對32034-X這一型號面對面進行配對的圓錐滾子類型的軸承，進行安裝操作以后，對軸向之間存在的游隙進行調整，具體數值在0.20mm～0.25mm（以20℃的溫差為基準），對于運行過程中產生的游隙進行計算，得出數值在0～0.05mm區間之中）這一范圍內。

第1次進行測試之后，看到高速軸當中的軸承，出現不正常振動的情況，另外區域的性能指標，全部能夠達到標準要求[1]。為了對高速軸當中的軸承出現的振動情況對齒輪箱部位的性能產生的影響比較，在齒輪箱1以及2的位置當中，使用不同品牌的2個軸承分別對其進行安裝，另外保證兩個齒輪箱其余配置全部一致，同時經過試驗的方式，對振動情況展開測試，得出的結果如下表1所示。

從上表中可得，齒輪箱2當中的負載在1400kw，1700kw以及2000kw這三種情況下，其軸向出現的振動數值大于3.5mm/s，與設計的相關要求不一致要求，齒輪箱1則可以對設計提出的要求，基本做到滿足。所以，經過這次開展的比較測試，能夠初步給出如下的判斷：齒輪箱2內部的高速軸使用的軸承，導致齒輪箱開展的振動測試得出的數據較大，因此要對其高速軸使用的軸承展開分析討論，對出現這一問題的原因進行查找[2]。

三、振動展開的分析

（一）對外觀進行檢查

相關工作人員針對上述齒輪箱2出現的振動大于規定要求的情況，在測試工作的現場中對這一軸承當中的內、外圈、滾子以及保持架等零部件的不正常磨損等情況展開了檢測。

（二）軸承之前就存在的故障問題發生的頻率

為深入對導致這一軸承，出現的不正常振動問題的原因進行分析，首先在這一高速軸工作轉速達到1802r/min階段時，要對軸承所有零部件之前就存在的故障問題發生的頻率進行計算，得出的結果如下表2所示。

（三）對出現的振動情況進行分析

按照上表2當中，振動測試期間得出的結果，還有圓錐滾子類型的軸承出現振動問題的特性，下面主要對軸向產生的振動數據展開分析，軸承出現的軸向振動的實際頻譜分析結果，在低頻（頻率不超過3000Hz）的這一個區間段之中，文中所述兩個齒輪箱，出現的振動幅值，基本沒有太大區別;而在高頻（頻率大于3000Hz）的這一個區間段之中，齒輪箱2使用軸承出現的振動問題的幅值，顯著超過齒輪箱1。另外，這一齒輪箱出現的振動問題的幅值最高點，明顯大于規定的要求。對于高頻（頻率大于3000Hz）的這一個區間段，和上表2展開全面分析之后了解到，滾子出現故障特征所處的頻率的22倍，還有44倍的諧波頻率分別是在3234Hz以及6468Hz。因此若是滾子所處的22倍～44倍之間的波圓度相對偏差，造成的振動頻率就應該是在3234 Hz～6468Hz這一區間內，和3200 Hz～6500Hz的這一個區間十分吻合。所以，按照實際使用得出的經驗，初步對軸承出現的振動問題進行判斷，也許是遭遇滾子在第22倍～44倍區間段上，波紋度產生的影響。

結束語

通過對2套不同品牌的風電齒輪箱軸承的對比試驗發現，高速軸軸承的振動異常是導致齒輪箱振動超標的原因之一。滾子的波紋度對軸承的振動有很大影響，可對滾子進行油石研磨（珩磨），進一步控制滾子的波紋度，從而保證軸承的使用及質量控制。

參考文獻：

[1]劉志文.風電齒輪箱高速軸軸承振動的應用淺述[J].工程技術：引文版，2016（12）：253.

[2]高遠俊，戴虎，李興林，等.風電齒輪箱高速軸軸承振動的應用分析[J].軸承，2016（4）：50-51.

作者簡介：

劉茜如（1987.10-），女，山東省聊城市莘縣人，本科，助理講師，研究方向：機械制造與控制。