風電機組中的風電軸承(下)

熱處理后保持9%左右的殘留奧氏體對軸承產品的接觸疲勞壽命較為有利。然而，殘留奧氏體在使用過程中發生轉變將導致產品尺寸的變化，因此，必須根據實際需要調整殘留奧氏體量，對尺寸穩定性要求較高的軸承則必須采用深冷處理，以盡可能降低殘留奧氏體量。深入研究亞穩的奧氏體在使用過程中的穩定性問題，有效延緩其分解過程，具有重要的實際應用價值。軸承的接觸疲勞破壞是最主要的失效形式，除保證適當體積分數的殘留奧氏體外，提高鋼的冶金質量嚴格控制大顆粒夾雜物的存在及分布狀態對提高接觸疲勞壽命是非常關鍵的。目前先進
軸承鋼中氧含量要求在4×10－6以下。此外，控制硫化物的尺寸與分布、消除網狀或帶狀碳化物、明顯細化合金滲碳體，均可有效提高接觸疲勞壽命。

我國對風電軸承制造方面起步較晚，在研究開發深度和工程應用經驗積累方面遠遠不夠。除材料與熱處理
外，風電軸承的關鍵技術主要有：
1) 設計與分析。目前仍以經驗類為主，受力分析與載荷譜的研究幾乎空白。其中的難點技術是針對主軸軸
承的要求無故障運轉達13×104h以上，工作壽命20年；并具有99%以上的可靠度；針對齒輪箱軸承的高損壞率
(據統計，齒輪箱故障中約80%左右是軸承失效所致)的高載荷容量設計等。
2) 防腐蝕與密封。偏航和變槳軸承部分裸露在外，會受到環境污染腐蝕等侵害。因此，要進行滿足整個使
用壽命期的表面防腐處理。同樣重要的是，還有防止軸承內部潤滑脂泄漏、外界雜質侵入的密封技術。
3) 偏航和變槳軸承的特殊游隙要求。由于偏航和變槳軸承要承受不定風力所產生的沖擊載荷等。因此，偏
航軸承要求小游隙；變槳軸承與偏航軸承相比，由于承受的沖擊載荷更大，由葉片傳遞的振動也大，所以要求
為零游隙或者稍負游隙，以減小滾動工作面的微動磨損。
4) 偏航軸承和變槳軸承滾道的磨削加工。由于風電機組大型化的趨勢，要求風電軸承具有更高的起動及運
轉靈活性。所以，偏航和變槳軸承滾道加工已從常規的精車轉變為磨削加工，配套鋼球也從G48改變為G20。
5) 主軸軸承和增速器軸承的高精度加工。其中最主要是所采用的調心滾子軸承，由于其結構特點，導致在制造上難以實現高精度，通常的最高加工精度僅為P5，而現在的設計精度已要求達到P4。保持架的改進設計，保
持架應具有更高的強度和耐磨損性。
6) 檢測試驗。檢測試驗包括摩擦力矩測量、模擬試驗機和試驗規程等。在所有風電軸承中，尤其要引起高度關注的是增速器軸承。風機增速器是大傳動比的齒輪箱，由于承受的扭矩和轉速波動范圍大，傳輸負載易突變，箱體重量與安裝空間有限制，安裝平臺存在柔性變形，等等，因而與傳統的重載工業齒輪箱的應用環境相差甚遠。目前，部分失效造成風機停機，增速器占20%左右，是風機部件中比例最高的，而風機增速器的故障80%起源于有缺陷的軸承。因此，對風機增速器軸承和主軸軸承的可靠性的研究，已成為當前風機行業的難點和重點，應密切關注和跟進一些前沿技術。新軸承材料的發展有利于風電軸承的強化。日本NSK公司開發的NSJ2鋼可以提高殘留奧氏體穩定性，該鋼尺寸穩定性和抗磨損性與GCr15相當，而疲勞壽命顯著提高；TF技術是日本NSK公司針對污染條件下使用的軸承而開發的長壽命高韌性滲碳鋼及相應熱處理技術，通過調整鋼的合金成分，采用相應熱處理，滲碳或碳氮共滲后在零件表面形成大量細小碳化物，獲得極高的硬度和大量殘留奧氏體(30%～35%)，從而提高接觸疲勞壽命。TF系列鋼有TF、HTF、STF、NTF四種，它們具有良好的耐磨性和抗咬合性，極高的接觸疲勞壽命，尺寸穩定性介于表面淬火鋼和整體淬火鋼之間。風電軸承現在都是通用軸承，其中一部分要發展成
為專用軸承，這是一種趨勢。一定要做好個性化設計的研究工作。

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