CN102979856A - 轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电齿轮箱技术领域，一种轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器，包括机体、锥齿轮副及摆线传动件，机体包括前机体及顺次联接的针齿壳与后机体，锥齿副包括主锥齿轴及从锥齿轮，摆线传动件包括输入轴、双偏心套、摆线轮、针齿壳、针齿销及输出机构，包括柱销、柱套与输出轴，从动锥齿轮联接在输入轴上，其特征在于：主锥齿轴用二密封轴承支承在后机体内孔；输入轴用两只密封轴承支承在后机体中心孔；摆线轮用两只密封轴承支承在双偏心套上；输出机构中输出轴用第五密封轴承支承在前机体内孔，均载环内孔用第六密封轴承支承在后机体内凸缘外圆上，第三密封轴承之前设有密封件。有益效果：轴承运转可靠，因而减速器使用寿命长、噪声低。

Description

轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器
【技术领域】
本发明涉及风电齿轮箱技术领域，一种轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器，其新颖性在于箱体内滚动轴承用轴承脂润滑、摆线轮啮合副用齿轮油强制润滑。
【背景技术】
齿轮箱是风电机组三大核心技术之一。国内有大公司高管宣称生产的风电齿轮箱达到卫星级水平，保证20年正常运转。但《风电齿轮箱的发展及技术分析》(机械传动2008.06)指出：国产齿轮箱都运行不足3年而停机大修。
本发明是背景技术《风力发电偏航摆线减速器》(ZL201010174550.7)的创新。
(一)国内风电机组中的齿轮箱包括背景技术的问题是停机故障率高：
《风力发电机组齿轮箱润滑油选择指南》指出：“国内风电机组80％的停机故障是因为齿轮箱问题，齿轮箱出现故障概率分别为：轴承81％，齿轮14％…”
轴承故障率高的原因是什麽？①现代加工中心完全能保证轴承孔的加工精度，因此可排除机加工因素；②设计者惯于选用比计算值高一个等级轴承，因此可排除轴承负荷小于设计因素；③齿轮箱装配工大多是经验丰富的高级技师，因此可排除齿轮箱装配质量因素。
(二)“润滑不良是引起轴承早期破坏的主要原因”(刘泽九《滚动轴承应用手册》891页)
“…轴承早期失效往往不是材质引起的疲劳破坏，而是污染物进入轴承内部后润滑脂质逐渐变坏，在滚动接触面上产生压痕所致。”(《密封深沟球轴承的密封技术》轴承2009.05)
向心球轴承接触应力σjmax＝5000MPa(р.д.别捷尔曼的《滚动轴承手册》134页)为齿轮副σjmax＝1450MPa的3-4倍，因此轴承润滑脂(油)的清洁度应远远高于齿轮的润滑油。
(1)《风力发电机齿轮箱的输入端》(201110062373.8)明确指出：现有风力发电机变桨或偏航齿轮箱运转中产生的铁屑和杂质随润滑油进入轴承中，直接影响齿轮箱使用寿命，...；
(2)朱孝录《齿轮传动设计手册》94页：在动力齿轮传动中，轮齿表面由于滑动磨损、腐蚀、过热等等，因而出现齿面损耗是不可避免的；
(3)上海机械学院《机械设计基础》上103页：“齿轮传动装备使用一段时间后拆下可发现轮齿表面出现磨损痕迹，特别在润滑较差或润滑油不纯洁的条件下，磨损现象更为明显，…磨损是由于接触面之间有作用力和相对滑动造成的。”
(三)理论上要求轴承用脂润滑(或不含添加剂矿物油)，齿轮用含添加剂的润滑油：
(a)刘泽九《滚动轴承应用手册》893页：“当高速运转或高温下工作的轴承，在无法使用润滑脂润滑时或轴承邻近的另件(如齿轮)用润滑油润滑时，轴承才用润滑油润滑。”
921页：“…滚动轴承的润滑一般用不含添加剂的矿物油”；
(b)朱孝录《齿轮传动设计手册》1087页：处于边界润滑状态下的齿轮，应使用含极压抗磨剂(添加剂)的润滑油。
SH/T0017-1990L-FC一等品轴承油运动粘度为90-100；比齿轮油粘度为288-352小得多。
(四)密封轴承能防止铁屑和杂质随润滑油进入轴承中，确保齿轮箱使用的可靠性。
选用密封轴承的理论依据如下：
①《密封深沟球轴承的密封技术》轴承2009.05：“密封轴承具有抗污染、简化结构等优点，在电机、航空、航天等领域应用广泛。…一些配套主机轴承早期失效往往不是材质引起的，而是污染物进入轴承内部后润滑脂质逐渐变坏，在滚动接触面上产生压痕所致。”
②刘泽九《滚动轴承应用手册》593页：“密封轴承自身密封除了具有良好密封效果外，还能在轴承运转过程中毋需补给润滑剂而保持良好运转状态，减少了维修费用。”
③卜炎《实用轴承技术手册》95页：“在那些结构紧凑、轴向尺寸要求小、密封要求严格、维护补油困难，不便采用附加密封装置的地方，可以优先选用密封轴承。”
④埃斯曼《滚动轴承设设计与应用手册》221页：“当结构紧凑时，最好使用装有两面密封的向心球轴承。装有两面密封圈的向心球轴承已装入足够轴承整个使用期限的润滑脂。”
朱孝录《齿轮传动设计手册》1096页：“润滑油和齿轮一样有它的使用寿命，油品使用寿命与使用工况和保养技术密切相关。…一般工业齿轮正常运转2500h.或6个月必须换油。”
刘泽九《滚动轴承应用手册》913页给出图7-3轴承换脂周期经验曲线，为便于应用现将其变换为下述拟合公式：T＝1.475·106K-0.9908～1.025·106K-0.8626(h.)
式中：系数K＝Kf·n·Dm(r·mm/s)(球轴承Kf＝0.9～1.1)，Dm＝(D+d)/2，计算结果：密封轴承的换脂周期＞2500(h.)，因而证明了密封轴承已装入足够轴承整个使用期限的润滑脂。
电机n1＝1000rpm，NAD：i＝6.3、n＝158.7rpm，NBD：i＝40、n＝25rpm换脂周期
Figure BSA00000812884400021
又如：ZJ2240水泥球磨机行星减速器：行星轮轴承22352：260×540×165
因而K＝Kf·n·Dm(r·mm/s)＝1.0×43.6÷60×400＝290.7
故换脂周期为：T＝1.475·106K-0.9908～1.025·106K-0.8626＝5346～7688(h.)转速越低，换脂周期越长。电动机转子轴就是采用密封轴承。
【发明内容】提供一种轴承用脂润滑、齿轮用油润滑的轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器。
【技术方案】主锥齿轴轴颈用第一、二密封轴承支承在后机体内凸缘孔中；输入轴用两只第三密封轴承支承在后机体内孔；第一、二摆线轮均用两只第四密封轴承支承在双偏心套上；柱销式输出机构中输出轴用第五密封轴承支承在前机体内孔，均载环内孔用第六密封轴承支承在后机体内凸缘外圆上，第三密封轴承之前设有密封件。
【有益效果】技术效果是轴承运转可靠，因而减速器使用寿命长、噪声低。
【附图说明】图1.本发明实施例结构示意图
【具体实施方式】下面结合附图对本发明详加描述：
参照图1.一种轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器，包括机体、锥齿轮副及摆线传动件，所述机体包括前机体1及顺次联接的针齿壳14与后机体11，所述锥齿轮副包括主锥齿轴16及从动锥齿轮9，所述摆线传动件包括输入轴15、装在输入轴15上的双偏心套20、第一、第二摆线轮5、针齿壳(14)、针齿销19及柱销式输出机构，所述针齿销19半埋在针齿壳14均布的针销孔中，所述柱销式输出机构包括柱销13、柱套12与输出轴3，所述从动锥齿轮9联接在输入轴15的输入端，其特征在于：
所述主锥齿轴16轴颈用第一、二密封轴承17、18支承在后机体11内凸缘孔中；
所述输入轴15用两只第三密封轴承8支承在后机体11内孔；
所述第一、第二摆线轮5均用两只第四密封轴承6支承在双偏心套20上；
所述柱销式输出机构中输出轴3用第五密封轴承2支承在前机体1内孔，均载环7内孔用第六密封轴承10支承在后机体11内凸缘外圆上，所述第三密封轴承2之前设有密封件4，
密封轴承为接触式径向密封轴承RK、或RS、或HMS(A)、或MHS(A)型，有单唇和双唇两种(刘泽九《滚动轴承应用手册》593页)；
所述密封件为旋转轴唇形密封圈或由薄唇齿形滑环+O型圈组成的车氏组合密封。
车氏组合密封齿形滑环的齿尖与旋转面近于线接触，大大减少了高速旋转摩擦热。滑动面油膜厚0.001～0.0025mm，只起润滑作用而不至被刮出成滴(泄漏)，O型圈使线接触密封面磨损得以自动补偿。车氏密封：压力0～30MPa，工作温度-55～250℃。车氏密封自动弹性补偿、长寿命、低摩擦、无泄漏等优异特性广泛应于于航天、冶金、石油化工等领域(详见成大先“机械设计手册”卷2和车氏密封相关论文)。

Claims (1)

1.一种轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器，包括机体、锥齿轮副及摆线传动件，所述机体包括前机体(1)及顺次联接的针齿壳(14)与后机体(11)，所述锥齿轮副包括主锥齿轴(16)及从动锥齿轮(9)，所述摆线传动件包括输入轴(15)、装在输入轴(15)上的双偏心套(20)、第一、第二摆线轮(5)、针齿壳(14)、针齿销(19)及柱销式输出机构，所述针齿销(19)半埋在针齿壳(14)均布的针销孔中，所述柱销式输出机构包括柱销(13)、柱套(12)与输出轴(3)，所述从动锥齿轮(9)联接在输入轴(15)的输入端，其特征在于：
所述主锥齿轴(16)轴颈用第一、二密封轴承(17、18)支承在后机体(11)内凸缘孔中；
所述输入轴(15)用两只第三密封轴承(8)支承在后机体(11)内孔；
所述第一、第二摆线轮(5)均用两只第四密封轴承(6)支承在双偏心套(20)上；
所述柱销式输出机构中输出轴(3)用第五密封轴承(2)支承在前机体(1)内孔，均载环(7)内孔用第六密封轴承(10)支承在后机体(11)内凸缘外圆上，所述第三密封轴承(2)之前设有密封件(4)，所述密封轴承为接触式径向密封轴承，如RK、或RS、或HMS(A)、或MHS(A)型，所述密封件为旋转轴唇形密封圈或车氏组合密封。
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