风电主轴轴承选型必看:ZWZ抗疲劳技术深度评测

admin ZWZ轴承 49

风电行业的日臻成熟同时,主轴的轴承作为风电机组的核心的传动部件,其性能的高低直接决定了设备的运行的效率与寿命的长短。在应对诸如高载荷、低转速以及环境侵蚀等复杂工况所带来的挑战时,ZWZ轴承依靠其独树一帜的抗疲劳技术体系,在风电主轴轴承的选型过程中,成为了备受瞩目的技术方案。依托于对ZWZ轴承的材料工艺的精心打造、结构的合理的设计以及对其抗疲劳的实验性验证等三个维度的深入浅出的解析,我们才能真正的体现出其所具有的极大的抗疲劳的技术优势。

风电主轴轴承选型必看:ZWZ抗疲劳技术深度评测-第1张图片-江苏瓦轴

一、材料工艺:冷处理技术提升组织稳定性

在ZWZ轴承的制造流程中,采用了冷处理这一工艺方法。通过对淬火后的精细的冷却流程的把控就能有效的降低套圈组织中残余的奥氏体的含量。借助对轴承套圈的先冷后低温的特殊工艺处理,尤其是将其在完成了淬火的处理后,快速的将其冷却至室温,并在30分钟的时间窗口内将其转移到低温的环境中做冷处理,既能大大提高了轴承的耐磨性,又能大大提高了轴承的耐热性,极大的提高了轴承的使用寿命。根据了对钢的马氏体的转变的结束温度的参照,将其设定为保温的温度,并对其所能的保温的时长也作了严格的控制,均在1小时至1.5小时之间。通过对其的冷处理后将套圈的两小时之内进行回火的操作就能把内部的应力给消除掉,从而大大地避免了因套圈的开裂而造成的不良后的后果。

这一工艺的应用,让轴承的尺寸稳定性得到了极为明显的提升。依托于对经冷处理的ZWZ轴承套圈的长期的储存和使用的实践表明,其所致的残余奥氏体的转化都可降低40%以上的精度衰减率。通过适当的控制保留5%-15%的奥氏体不完全转化也可对轴承的抗冲击性能、延长疲劳寿命都起到一定的作用.。经过磁力探伤检测发现,在严格遵循冷处理规范流程后,轴承套圈上出现裂纹的缺陷比例,已经从原先的3.2%成功降低到了0.5%之下。

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二、结构设计:多支承方案适配复杂工况

由于风电主轴需同时承受较大的轴向、径向及弯矩的复合载荷,其设计的关键就在于如何合理地对这些复合的载荷进行分配和承载,ZWZ轴承通过其多种可供选择的支承结构的设计为用户提供了极大的灵活性和方便性

通过将双列的圆锥滚子轴承巧妙地“引”到了靠近风轮的侧面,既能充分地利用了双列的圆锥滚子轴承的双向的轴向的承载能力(较单列的轴承提升了40%),从而有效的对主轴的挠曲进行了充分的补偿,又将齿轮箱的轴承都配置成了圆柱滚子轴承,并通过预紧的设计完全的消除了轴向的游隙等等。这个方案在功率超过5MW的机型上有着十分广泛的应用,而且经过实验验证,其动态疲劳寿命能够达到2000小时甚至更久。

基于对短轴系统的合理的轴承集成化如将直径较大的圆锥滚子轴承作为支撑短轴的主要承重轴承,通过对传动链条的合理的缩短等一系列的设计手段,有效的将结构的形变降低了.。借助对滚道、滚动体的直径的优化的匹配使得接触的应力的分布均匀性都得到了大幅的提高达25%以上,从而有效的遏制了微点蚀的发生等问题。

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三、实验验证:全工况模拟确保可靠性

在经过一系列极为严格的实验检验之后,ZWZ轴承充分彰显出了其杰出的抗疲劳性能:

经2000小时的动态疲劳实验模拟了风速的波动所致的载荷的变化,对轴承的轴向、径向分别以正弦波的±20%、±15%的额定值的方式对其进行了连续的周期性的加载,均未对轴承的滚道造成疲劳剥落,而且其温度的波动也均控制在±3℃以内。

依托于对环境的充分的适应性实验中可在-30℃的低温下轴承的启动扭矩仅能将原有的1.2倍(达到了行业的标准≤1.5倍);同时将轴承在60℃的高温下运行100小时后,其润滑脂的碳化率都低于5%,磨损量均≤0.01mm等均可充分的体现了该轴承的高温高负荷的工作能力。

经24小时的0.1-0.3mm的沙尘的喷射和5mm/min的强度的喷淋后,密封的圈子都未发生明显的变形,其内部的沙尘的侵入量均不足0.1mg均能满足海上风电的IP68的防护要求。

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四、选型建议:基于工况的差异化匹配

考虑到风电场的具体环境状况以及不同机型的特有特性,ZWZ轴承特别推出了分级式的选型解决方案:

借助对海上风电的单轴承的集成设计,尤其是将其与双唇的密封圈和便捷的防尘挡圈的巧妙的组合下,使得其所能的抗腐蚀的性能都能在原来的3倍以上的提高。

基于对双列圆锥滚子轴承的合理组合将其轴承的间距适当地提高了,有效地提高了其承载能力,较好的适应了年均风速8m/s以上的工况。

凭借将球面滚子轴承与调心滚子轴承的巧妙的组合,我们不仅能有效的降低了机架的制造成本,而且还能确保了机架的基础的可靠性。

伴随风电设备持续朝着大型化、智能化的方向大步迈进,ZWZ轴承在材料工艺方面实现了创新性的突破,对结构设计也进行了优化升级,还历经了全工况条件下的严格检验。凭借这些优势,它成功为风电主轴轴承量身定制了一套可靠性极高的技术解决方案。它的抗疲劳技术架构,不仅让轴承的使用寿命得到了延长,还通过减少停机维护的次数,有效降低了整个生命周期的成本,这无疑成了风电行业里一个值得重点关注的技术选择。


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