风力发电机主轴轴承润滑方式的改进_陈建民

ISSN1000－3762CN41－1148/TH轴承2012年4期Bearing2012，No．4

5－6，20

风力发电机主轴轴承润滑方式的改进

陈建民

（中国明阳风电集团有限公司

综合工艺部，广东

中山528437）

摘要：风力发电机主轴轴承的润滑对其寿命至关重要，针对主轴轴承采用脂润滑出现的润滑脂更换困难、低温对其润滑方式进行了改进，改用油润滑方式，并详细介绍了油润滑系统。流动性差等问题，

关键词：风力发电机；主轴轴承；润滑

+

中图分类号：TH133．332

文献标志码：B文章编号：1000－3762（2012）04－0005－02

ImprovementonLubricationStyleofMainShaftBearingsforWindTurbines

CHENJian－min

（ProcessDepartment，ChinaMingyangWindPower，Zhongshan528437，China）

Abstract：Thelubricationiscruciallyimportantforthelifetimeofmainshaftbearingsforwindturbines．Aimingattheproblemssuchasdifficultreplacementoflubricationgreaseandbadlowtemperatureflowabilitywhengreaselubricationisadoptedbymainshaftbearings，thelubricationstyleisimproved，theoillubricationisadopted，andtheoillubrica-tionsystemisintroducedindetail．

Keywords：windturbine；mainshaftbearing；lubrication

风力发电机（以下简称风机）主轴轴承的寿命

关系到整台风机的寿命，且一旦失效，更换非常困并且费用昂贵。目前兆瓦级风机的主轴轴承难，

多采用双列调心滚子轴承，其优点是对主轴的偏斜具有适应性，不会卡死。主轴轴承的固定方式和润滑方式有2种：（1）独立轴承座安装在机座上，该种结构中轴承采用脂润滑；（2）主轴、主轴轴承与齿轮箱集成为整体，该种结构中轴承采用油润滑。

采用独立轴承座的结构在实际运行中有部分轴承因润滑不良而过早失效，其主要原因是轴承因此，需对其润滑方式进行改润滑方式设计不佳，进。

（3）排废脂困难，新的润滑脂经过半年的运转即变成废脂，若不及时将其清除，废脂将对新加入的润滑脂产生污染，轴承运转中产生的磨损物将大大降低润滑脂的润滑功能，对轴承的寿命产生极大影响。

2

2．1

改进设计

润滑系统特点及各部件的选取

针对上述问题，对主轴轴承的润滑系统进行

改进，采用油润滑系统，原理如图1所示。其工作

油泵吸入油箱中的原理为：电动机带动油泵转动，

润滑油并给润滑油加压，加压后的润滑油经过过

滤器和阻尼阀被输送到轴承外圈的润滑油槽中，并经润滑油槽的小孔进入轴承滚道对轴承进行润滑。未消耗的润滑油从轴承座端盖上的回油孔流回油箱循环使用，该回油孔所处位置低于外滚道的滚道面。轴承座端盖与轴承座之间采用聚氨酯密封胶来密封。阻尼阀（阻尼阀的压降设为1MPa）的作用是稳定润滑油的压力，使润滑油的输润滑油从油泵直接到达轴送平稳（若没有阻尼阀，承，润滑油的供给会因为油泵的工作压力波动较

1脂润滑存在的问题

（1）更换润滑脂、清洗轴承比较困难。

（2）工作温度变化范围较大（－30～50℃），

低温状态下润滑脂的流动性非常差，轴承中被挤出的润滑脂将很难再回到滚道中参与润滑。

收稿日期：2011－10－26；修回日期：2011－12－06

大而不稳定）。使用压力表检测润滑系统，不仅方

便，而且比使用流量仪经济。压力表开关用来控制该系统的压力为0．5～3MPa（即系统的最高压力P=3MPa），低于0．5MPa或高于3MPa将断电并报警。油泵的工作状态可以在中控室监控

。

高h=12．5mm的球缺的体为半径R=365mm，

h［5］2

积，其体积V=πh（R－）=177mL。当油泵

3不能供油时，储存在球缺中的润滑油仍可以继续为轴承供油。除去滚子所占体积和滚子所排走的球缺中至少还储存有约100mL润滑油，润滑油，

风机正常工作每天所消耗的润滑油量约为10mL，轴承所储存的油可供自身正常运转10天，若是在调试前可低速自由转动2个月

。

1—油箱加热器；2—油泵；3—压力表开关；4—过滤器；5—阻尼阀；6—主轴轴承；7—压力表；8—电动机；9—油位油温传感器

图2轴承240/530B．MB安装后局部剖面图

图1油润滑系统简图

该系统的优点为：（1）适时润滑，保证轴承有充足的润滑油（此系统为常闭状态）；（2）能将轴承运转过程中产生的杂质颗粒（磨耗材料）和热量及时带走；（3）环境温度范围广，可以在－30～50℃下正常工作；（4）系统出现故障可自动报警。

油泵选用MARZOCCHI1PD2ST齿轮泵，排量

［1］

为p=1．2mL/r，油泵流量Q=29mL/s；选用四

［2］极电动机，功率为250W，转速n=1450r/min。

［3］

流量－压降特性方程为

Q2

），（1）ΔP=（

2Cda

2．32．3．1

系统运行状态

低温启动

低温（－15℃以下）启动风机时，由于油温过低，油泵不能启动，加热器启动，当油温升达－15℃以上时油泵启动，风机可以正常启动。

油路高、低压报警

当回油管路堵塞，油液不能回油箱，使得油箱

2．3．2

油位降低，油位开关动作；当阻尼阀或过滤器堵塞，压力开关的压力升高，压力升高至3MPa时压力开关动作，油泵电动机停机，同时报警，而风机仍然可以正常工作。2．3．3

故障停机

当报警过去5天后仍没有关闭该报警，风机

并通知中控台。将停机，

该系统被应用在1．65MW风机上运行近一年

时间，主轴轴承运转正常，润滑系统工作正常。虽然该系统运行时间不长，但相似的润滑方式却有比较成熟的经验，例如：主轴、主轴轴承与齿轮箱集成结构就是采用一个油润滑系统进行适时润滑，是一

已经有多年风场运行经验。个成熟的结构，

式中：Q为流经阻尼阀的流量（该系统中即为油泵

的流量）；a为阻尼阀孔面积；Cd为流量系数，通常取0．75；ρ为润滑油的密度，润滑油选用Shell

3

OomalaHD320［4］，ρ=883kg/m；ΔP为阻尼阀压

2降，设ΔP=1MPa。则由（1）式得a=0．812mm，阻尼阀孔径d=1mm。

2．2轴承自储油

当油泵处于不能供油的状态，短时间内主轴

确保自身正常轴承内部仍有可以使用的润滑油，

工作。其原因是轴承外滚道为内球面，在最低处

有存油空间，存有一部分润滑油。轴承240/530B．MB的安装局部图如图2所示，滚子滚动时由于两列滚子中间是中空的，滚子不能将轴承内部的全部润滑油排走。外滚道所存润滑油的最大体积

3结束语

风机主轴轴承的可靠性对风机至关重要，为

轴承的润滑采用油润了提高主轴轴承的可靠性，

滑比采用脂润滑有明显的优势，油润滑能够解决

（下转第20页）

硬化指数公式中参数TCP对提升淬火油硬化能力

的重要作用和意义。滚动体选用两类不同冷却性能的光亮淬火油淬火后硬度、组织情况见表4。4．5试验结果分析

对比4条生产线淬火用油的冷却性能特性及应用效果可知，不同壁厚、不同尺寸段的套圈、滚动体对淬火油冷却性能的要求不尽相同：（1）特轻、轻系列及小尺寸薄壁套圈蓄热量小，冷却过程膜沸腾、池沸腾耗时短，不易出现非马氏体组织转

CRmax，Tmax的要求不必等变，对冷却性能参数TVP，C两线TCP的量同于中、重系列厚壁零件；结合B，

TCP在350～390℃更值及对套圈圆度的控制效果，

（2）轻宽、有利于控制圆度变形。中、重系列壁厚

图7D－2线（RCWC9－160）淬火油的冷却曲线

表4

滚动体淬火后的组织、硬度统计

淬火后

淬火硬度/HRC65～6665～66．564～6564～6564

回火硬度/HRC62．5～63．562．0～63．561．0～61．5

6261．5

炉型D－1（ZMZ802－4B）

D－2（RCWC9－160）

型号材质外径/mm17．9524．2813．9923．3531．94

有效直径/mm17．1723．6213．5422．4430．62

JB1255标准

M1～5级，T1～2，HRC60～65M1～5级，T1～2，HRC60～65M1～5级，T1～2，HRC60～65M1～5级，T1～2，HRC60～65M1～5级，T1～5，HRC58～64

金相组织M2～M3M3M3M2M2，T＜4（心部）

HM518400/04GCr1530222/04575/0432221/0432230/04

GCr15GCr15GCr15GCr15

在10～15mm的圆锥形套圈，淬火油TVP特性温度

Ts达到2s以内，Tmax达570～达650℃以上，

580℃，CRmax达370～390℃/s，TCP达350～

390℃，可有效预防屈氏体超标，且硬度均匀，可提圆柱度合格率。（3）对于大直径高套圈圆度、

（26～30mm）滚动体、中重系列厚壁（15～20mm）Ts，Tmax，CRmax必须套圈，淬火油的冷却性能除TVP，

TCP达到320～350℃（稍高于Ms具备高的特性外，

点），不仅能保证马氏体、屈氏体组织符合标准要

求，还能获得理想的淬硬层深度及均匀的淬火硬度。

量具有显著的作用。热处理生产中依据淬火油的

冷却性能、轴承零件类型和有效壁厚（有效直径）对淬火油进行分类管理和应用，不仅可以改善、预防淬火过程中零件屈氏体超标、变形量过大及硬更有助于拓宽GCr15钢轴承零度不均匀等问题，件有效尺寸。参考文献：

［1］张克俭．如何从冷却特性选用淬火油［J］．汽车齿

2000（专刊）：33－34．轮—淬火冷却技术专刊，

［2］赵振南．传热学［M］．北京：高等教育出版社，2003：

309．

［3］CanaleL，RuggieriJE，CrnkovicOR．淬火油的淬火

J］．金属热处理，2002（2）：48－49．烈度分类［

（编辑：赵金库）

5结束语

淬火油适宜的冷却性能及各冷却区间（冷速

带）的分布形态对提高GCr15轴承零件的淬火质



2004：23－64．京：机械工业出版社，（上接第6页）

主轴轴承的润滑问题。但该系统的不利方面就是

增加了成本，并须定期对控制系统进行检查和维护，以保证系统能够正常工作。参考文献：

［1］MARZOCCH油泵．齿轮泵产品样本［Z］．2010：102．［2］机械设计手册编委会．机械设计手册：4卷［M］．北

［3］张利平．液压传动系统设计与使用［M］．北京：化学

2010：46．工业出版社，

［4］壳牌润滑．壳牌润滑油产品手册［Z］．2006：199．［5］机械设计手册编委会．机械设计手册：1卷［M］．北

2004：1－58．京：机械工业出版社，

（编辑：温朝杰）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8bui.html