JP2011064224A - Spindle support device for wind power generation, and double-row self-aligning roller bearing for the same - Google Patents
Spindle support device for wind power generation, and double-row self-aligning roller bearing for the same Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は風力発電用主軸支持装置、および該装置に用いられる複列自動調心ころ軸受に関する。 The present invention relates to a spindle support device for wind power generation, and a double-row self-aligning roller bearing used in the device.
大型の風力発電機における風車主軸用軸受には、転がり軸受、特に図４に示すような大型の複列自動調心ころ軸受２１が用いられることが多い。主軸２０は、ブレード１９が取り付けられた軸であり、風力を受けることによって回転し、その回転を増速機（図示せず）で増速して発電機を回転させ、発電する。風を受けて発電している際に、ブレード１９を支える主軸２０は、ブレード１９にかかる風力による軸方向荷重（軸受スラスト荷重）と、軸径方向荷重（軸受ラジアル荷重）とが負荷される。複列自動調心ころ軸受２１は、ラジアル荷重とスラスト荷重とを同時に負荷することができ、調心性を持つため、軸受ハウジング１８の精度誤差や、取り付け誤差による主軸２０の傾きを吸収でき、かつ、運転中の主軸２０の撓みを吸収できる。そのため、風力発電用主軸軸受に適した軸受であり、利用されている（非特許文献１）。
As a bearing for a wind turbine main shaft in a large wind power generator, a rolling bearing, particularly a large double row self-aligning roller bearing 21 as shown in FIG. 4 is often used. The
しかしながら、風車においては、ラジアル荷重に比べてスラスト荷重が大きく、複列のころ２４、２５のうち、スラスト荷重を受ける列のころ２４が、もっぱらラジアル荷重とスラスト荷重とを同時に負荷されることになる。そのため、転がり疲労寿命が短くなる。また、スラスト荷重が負荷されることから、つば部ですべり運動が起こり摩耗を生じる場合がある。加えて、反対側の列では軽負荷となり、ころ２５が内外輪２２、２３の軌道面２２ａ、２３ａですべりを生じ、表面損傷や摩耗を生じる場合がある。そのため、軸受サイズを大きくすることで対処しているが、軽負荷側では余裕が大きくなりすぎて、不経済である。また、無人で運転されたり、ブレード１９が大型となるために高所に設置される風力発電用主軸軸受では、メンテナンスフリーのために、潤滑面でも簡易な軸受とすることが望まれる。
However, in the wind turbine, the thrust load is larger than the radial load, and the
また、風力発電用主軸軸受は、風向、風力が常時変動する環境下で運転されるため、風力変動にともない軸受に負荷される荷重も変動し、つば部で往復すべり運動による摩耗を生じ、軸受の転走面にフレッティングが生じやすくなる。また、山上や厳寒地に設置され、極低温下に晒される風力発電機では、グリースが硬化し、転走面への潤滑油の十分な供給が得られないために、フレッティングの被害は大きくなる。 In addition, since the main shaft bearing for wind power generation is operated in an environment where the wind direction and wind force are constantly fluctuating, the load applied to the bearing fluctuates due to the fluctuation of the wind force, causing wear due to the reciprocating sliding motion at the collar part. Fretting tends to occur on the rolling surface. In addition, in wind power generators installed on the mountain or in extremely cold regions and exposed to extremely low temperatures, the grease is hardened and sufficient supply of lubricating oil to the rolling surface cannot be obtained, so fretting damage is significant. Become.
このフレッティングを防止するために種々の方法が提案されている。その一つとして、適切な潤滑剤を選択してフレッティングを防止する方法がある。その中で、ウレア系増ちょう剤に酸化パラフィン、ジフェニルハイドロゲンホスファイトおよびヘキサメチルホスホリックトリアミドから選ばれた少なくとも一つを配合したグリースがフレッティング防止性を有すると報告されている（特許文献１参照）。 Various methods have been proposed to prevent this fretting. One of them is a method of preventing fretting by selecting an appropriate lubricant. Among them, it is reported that a grease containing at least one selected from oxidized paraffin, diphenyl hydrogen phosphite and hexamethylphosphoric triamide in a urea-based thickener has antifretting properties (patent document) 1).
一方、自動車の車輪を回転自在に支持するための自動車用ハブベアリングにおいて、外輪にフランジが設けられる第二世代ハブベアリング（ＧＥＮ２）および第三世代ハブベアリング（ＧＥＮ３）では、鍛造性が良く安価なＳ５３Ｃなどの機械構造用炭素鋼が用いられるようになった。機械構造用炭素鋼は軌道部に高周波熱処理を施すことで、軸受部の転がり疲労強度を確保しているが、合金成分が少ないため表面強度が弱く、軸受鋼に比べ表面起点剥離への耐性が劣り、フレッティングが生じやすくなる。その対策として亜鉛ジチオカーバメートを必須成分として添加したグリース（特許文献２参照）が知られている。 On the other hand, in automotive hub bearings for rotatably supporting automobile wheels, second-generation hub bearings (GEN2) and third-generation hub bearings (GEN3) in which a flange is provided on the outer ring have good forgeability and are inexpensive. Carbon steel for machine structures such as S53C has come to be used. The carbon steel for machine structural use has high-frequency heat treatment applied to the raceway part to ensure the rolling fatigue strength of the bearing part, but the surface strength is weak because there are few alloy components, and it is more resistant to surface origin separation than the bearing steel. Inferior, fretting is likely to occur. As a countermeasure, grease containing zinc dithiocarbamate as an essential component is known (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献１のグリースは、フレッティング防止に関して、厳寒地における低温下では十分な性能は有していない。また、特許文献２のグリースの表面起点剥離への耐性も低温下では十分ではなく、フレッティングが起こりやすい。
However, the grease of
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、低温下での耐フレッテッング性と油供給性の向上を図ることができる複列自動調心ころ軸受およびこの複列自動調心ころ軸受を用いた風力発電用主軸支持装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such a problem, and a double-row self-aligning roller bearing capable of improving fretting resistance and oil supply performance at low temperatures and the double-row self-aligning. An object of the present invention is to provide a main shaft support device for wind power generation using a roller bearing.
本発明の風力発電用主軸支持装置は、ブレードが取り付けられた主軸が、軸受ハウジングに設置された少なくとも１個の転がり軸受により支持された風力発電用主軸支持装置であって、上記転がり軸受は、内輪と、外輪と、この内輪および外輪間に介在する転動体とを備え、上記転動体の周囲にグリース組成物を封入してなる転がり軸受であり、上記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに、添加剤を配合してなるグリース組成物であり、上記増ちょう剤は、リチウム石けん、複合リチウム石けん、または分子内にアミド結合を有する複合アミドリチウム石けんを含有し、上記基油は、粘度指数が 120〜180である高度精製油を 50 重量％以上含有し、上記添加剤は、少なくともポリ（メタ）アクリレートと、ジチオリン酸亜鉛（以下、ＺｎＤＴＰと記す）と、リン酸塩とを含み、上記ポリ（メタ）アクリレートは、100℃における動粘度が 100 mm2/s 以上 850 mm2/s 未満であり、その配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.2〜6 重量部であることを特徴とする。なお、ポリ（メタ）アクリレートとは、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、またはポリメタクリレートおよびポリアクリレートの混合物をいう。また、リン酸塩は、ＺｎＤＴＰ以外のリン酸塩である。 The spindle support device for wind power generation according to the present invention is a spindle support device for wind power generation in which a spindle to which a blade is attached is supported by at least one rolling bearing installed in a bearing housing, and the rolling bearing is A rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, and a rolling element interposed between the inner ring and the outer ring, wherein a grease composition is sealed around the rolling element. A grease composition in which an additive is blended with a base grease comprising a thickener, the thickener containing lithium soap, composite lithium soap, or composite amidolithium soap having an amide bond in the molecule. The base oil contains 50% by weight or more of highly refined oil having a viscosity index of 120 to 180, and the additive contains at least poly (meth) acrylate and dithio Phosphate zinc (hereinafter referred to as ZnDTP) and, and a phosphoric acid salt, the poly (meth) acrylates, kinematic viscosity at 100 ° C. of less than 100 mm 2 / s or more 850 mm 2 / s, the mixing The proportion is 0.2 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. Poly (meth) acrylate refers to polymethacrylate, polyacrylate, or a mixture of polymethacrylate and polyacrylate. The phosphate is a phosphate other than ZnDTP.
上記高度精製油の硫黄含有率が 0.1 重量％未満であることを特徴とする。また、上記リン酸塩が、トリクレジルホスフェートであることを特徴とする。また、上記グリース組成物のちょう度は、250〜400 であることを特徴とする。また、上記増ちょう剤の配合割合は、上記ベースグリース全体に対して 3〜40 重量％であることを特徴とする。 The sulfur content of the above highly refined oil is less than 0.1% by weight. In addition, the phosphate is tricresyl phosphate. The grease composition has a consistency of 250 to 400. The blending ratio of the thickener is 3 to 40% by weight based on the whole base grease.
上記基油は、鉱油を含有することを特徴とする。また、上記基油は、40℃における動粘度が 30〜150 mm2/s であることを特徴とする。 The base oil contains mineral oil. The base oil has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 to 150 mm 2 / s.
本発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と、外輪と、この内輪および外輪間に介在する複列のころとを備え、上記外輪の軸方向の軌道面および上記ころの軸方向の外周面を同じ曲率半径を有する球面状とすることで、上記ころの外周面を上記外輪の軌道面に沿って配設し、上記ころの周囲に上記グリース組成物を封入してなる複列自動調心ころ軸受であって、該複列自動調心ころ軸受は、上記風力発電用主軸支持装置に用いられることを特徴とする。 The double-row self-aligning roller bearing of the present invention includes an inner ring, an outer ring, and a double-row roller interposed between the inner ring and the outer ring, and an axial raceway surface of the outer ring and an outer periphery of the roller in the axial direction. By forming the surface into a spherical shape having the same radius of curvature, a double-row automatic adjustment in which the outer peripheral surface of the roller is disposed along the raceway surface of the outer ring and the grease composition is sealed around the roller. It is a center roller bearing, Comprising: This double row self-aligning roller bearing is used for the said spindle support apparatus for wind power generation, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の風力発電用主軸支持装置は、ブレードが取り付けられた主軸を、グリース組成物を封入してなる転がり軸受で支持するものであり、このグリース組成物が、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに、添加剤を配合してなり、上記増ちょう剤は、リチウム石けん、複合リチウム石けん、または分子内にアミド結合を有する複合アミドリチウム石けんを含有し、上記基油は、粘度指数が 120〜180 である高度精製油を 50 重量％以上含有し、上記添加剤は、少なくともポリ（メタ）アクリレートと、ＺｎＤＴＰと、リン酸塩とを含み、上記ポリ（メタ）アクリレートは、100℃における動粘度が 100 mm2/s 以上 850 mm2/s 未満であり、その配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.2〜6 重量部であるので、低温下でのラジアル荷重とスラスト荷重とが負荷される軸受転走面において、油供給性に優れ、フレッティングの発生を防止できる。 The main shaft support device for wind power generation according to the present invention supports a main shaft to which a blade is attached by a rolling bearing formed by enclosing a grease composition. The grease composition includes a base oil, a thickener, An additive is blended with a base grease consisting of: the thickener contains lithium soap, composite lithium soap, or composite amidolithium soap having an amide bond in the molecule, and the base oil has a viscosity index. Is a highly refined oil having a weight of 120 to 180, and the additive contains at least poly (meth) acrylate, ZnDTP, and phosphate, and the poly (meth) acrylate has a temperature of 100 ° C. The kinematic viscosity at 100 mm 2 / s is less than 850 mm 2 / s and the blending ratio is 0.2 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. The bearing rolling surface to which a thrust load is applied is excellent in oil supply and can prevent fretting.
本発明の複列自動調心ころ軸受は、上記グリース組成物を封入してなるので、極低温下でのラジアル荷重とスラスト荷重とが負荷される軸受転走面においてフレッティングの発生を防止できる。そのため、軽荷重から突風時の重荷重まで幅広い荷重域で、かつ風向の変化が絶えず生じ、低温下で運転され、長期間耐久性の要求される風力発電用主軸支持装置に好適に利用することができる。 Since the double row spherical roller bearing of the present invention is filled with the above grease composition, it is possible to prevent fretting from occurring on the rolling surface of the bearing on which a radial load and a thrust load are applied at extremely low temperatures. . For this reason, it should be used suitably for a spindle support device for wind power generation that requires a wide range of loads, from light loads to heavy loads during gusts, and constantly changes in wind direction, operates at low temperatures, and requires long-term durability. Can do.
本発明の風力発電用主軸支持装置を図１および図２より説明する。図１は風力発電用主軸支持装置を含む風力発電機全体の模式図であり、図２は図１の風力発電用主軸支持装置を示す図である。図１または図２に示すように、風力発電機１は、風車となる羽根２が取り付けられた主軸３を、ナセル４内の軸受ハウジング１５に設置された軸受５により回転自在に支持し、さらにナセル４内に増速機６および発電機７を設置したものである。増速機６は、主軸３の回転を増速して発電機７の入力軸に伝達するものである。ナセル４は、支持台８上に旋回座軸受１７を介して旋回自在に設置され、図２の旋回用のモータ９の駆動により、減速機１０を介して旋回させられる。ナセル４の旋回は、風向きに羽根２の方向を対向させるために行なわれる。主軸支持用の軸受５は、図２の例では２個設けているが、１個であってもよい。
The spindle support device for wind power generation of this invention is demonstrated from FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of the entire wind power generator including the main shaft support device for wind power generation, and FIG. 2 is a diagram illustrating the main shaft support device for wind power generation of FIG. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the
主軸支持用の軸受５の設置構造を図３により説明する。図３は、本発明の風力発電用主軸支持装置における主軸支持用の軸受５の設置構造を示す図である。軸受５は、一対の軌道輪となる内輪１１および外輪１２と、これら内外輪１１、１２間に介在した複数の転動体１３とを有する。軸受５は、スラスト負荷が可能なラジアル軸受であればよく、自動調心ころ軸受の他に、アンギュラ玉軸受や、円すいころ軸受、深溝玉軸受などであってもよい。これらの中で、軽荷重から突風時の重荷重まで幅広い荷重域で、かつ風向の変化が絶えず生じる状態で運転される風力発電用主軸支持軸受としては、運転に伴なう主軸の撓みを吸収できる自動調心ころ軸受が好ましい。また、複列のころ軸受にかかる負荷容量が各列毎に異なっていても対応できる複列の自動調心ころ軸受に、以下に述べる耐フレッティング性に優れたグリース組成物を封入した本発明の複列自動調心ころ軸受は、ラジアル荷重に比べて大きなスラスト荷重がかかり、かつブレードから遠い方の軸受部分が近い方の列の軸受部分よりも、大きな負荷容量となる風力発電用主軸支持軸受として耐摩耗性とともに、長期間耐久性に優れ、好適に使用できる。
The installation structure of the
軸受５の外輪１２は軌道面１２ａが球面状とされ、各転動体１３は外周面が外輪軌道面１２ａに沿う球面状のころとされている。内輪１１は各列の軌道面１１ａ、１１ａを個別に有するつば付きの構造とされている。転動体１３は、各列毎に保持器１４で保持されている。外輪１２は軸受ハウジング１５の内径面に嵌合して設置され、内輪１１は主軸３の外周に嵌合して主軸３を支持している。軸受ハウジング１５は、軸受５の両端を覆う側壁部１５ａと主軸３との間にラビリンスシールなどのシール１６が構成されている。軸受ハウジング１５で密封性が得られるため、軸受５にはシールなしの構造が用いられている。軸受５は、本発明の実施形態にかかる複列自動調心ころ軸受となるものである。
The
本発明においてグリース組成物に使用できる基油は、粘度指数が 120〜180 である高度精製油を 50 重量％以上含有する基油である。より好ましい粘度指数の範囲は、125〜160 である。粘度指数が 120 未満であると温度変化により粘度の変化が大きく特に高温で油膜切れを起こしやすくなるため潤滑寿命が短くなり、また使用限界温度も低くなる。180 をこえると高圧面下での油膜形成が不十分となり好ましくない。また、粘度指数が 120〜180 である高度精製油の含有量が 50 重量％未満であると低温特性と耐熱性が不足する状態となり好ましくない。 The base oil that can be used in the grease composition in the present invention is a base oil containing 50% by weight or more of highly refined oil having a viscosity index of 120 to 180. A more preferred viscosity index range is 125-160. If the viscosity index is less than 120, the change in viscosity is large due to a change in temperature, and the oil film breakage is likely to occur particularly at high temperatures, so the lubrication life is shortened and the use limit temperature is also lowered. If it exceeds 180, the formation of an oil film under a high pressure surface becomes insufficient, which is not preferable. On the other hand, if the content of highly refined oil having a viscosity index of 120 to 180 is less than 50% by weight, the low temperature characteristics and heat resistance are insufficient, which is not preferable.
本発明においてグリース組成物に使用する基油は、40℃における動粘度が 30〜600 mm2/s であることが好ましい。ここで 40℃における動粘度が 30 mm2/s 未満の場合は粘度が低すぎて油膜切れを起こしやすくなったり、また油の蒸発も多い。一方、40℃における動粘度が 600 mm2/ｓ より高いと動力損失が大きくなり、トルクが上昇し発熱も大きくなる。 The base oil used in the grease composition in the present invention preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 to 600 mm 2 / s. Here, when the kinematic viscosity at 40 ° C. is less than 30 mm 2 / s, the viscosity is too low to cause oil film breakage and the oil is often evaporated. On the other hand, if the kinematic viscosity at 40 ° C. is higher than 600 mm 2 / s, the power loss increases, the torque increases and the heat generation increases.
本発明においてグリース組成物に必須成分として用いる高度精製油は、例えば減圧蒸留の残油から得られるスラッグワックスを接触水素化熱分解し、合成することにより得られる。また、フィッシャー・トロプシュ法により合成されるＧＴＬ油などが挙げられる。高度精製油は、硫黄含有率が 0.1 重量％未満であることが好ましく、より好ましくは 0.01 重量％未満である。高度精製油の市販品としては、昭和シェル石油社製：シェルハイバックオイルＸ４６、Ｘ６８などが挙げられる。 The highly refined oil used as an essential component in the grease composition in the present invention can be obtained, for example, by catalytic hydrothermal decomposition of slag wax obtained from residual oil obtained by distillation under reduced pressure. Moreover, the GTL oil etc. which are synthesize | combined by the Fischer-Tropsch method are mentioned. The highly refined oil preferably has a sulfur content of less than 0.1% by weight, more preferably less than 0.01% by weight. Examples of commercially available highly refined oils include Showa Shell Sekiyu KK: Shell High Back Oil X46, X68.
本発明においてグリース組成物に使用できる基油としては、上述の高度精製油の他に一般的なパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、または合成油などを基油全体に対して 50 重量％未満となる範囲で配合できる。合成油としては、ポリ-α-オレフィン、ポリグリコール、ジフェニルエーテル、ジエステル、ポリオールエステル、ケイ酸エステルなどが挙げられる。上述の高度精製油を 50 重量％以上配合することで、低温特性などを維持しつつ高価な合成潤滑油の配合量を減らすことができる。 As the base oil that can be used in the grease composition in the present invention, in addition to the above highly refined oil, a general paraffinic mineral oil, naphthenic mineral oil, or synthetic oil is less than 50% by weight based on the total base oil. Can be blended in a range. Synthetic oils include poly-α-olefins, polyglycols, diphenyl ethers, diesters, polyol esters, silicate esters, and the like. By blending 50% by weight or more of the above highly refined oil, it is possible to reduce the blending amount of expensive synthetic lubricating oil while maintaining low temperature characteristics.
本発明においてグリース組成物に使用できる増ちょう剤は、（１）リチウム石けん、（２）複合リチウム石けん、または、（３）分子内にアミド結合を有する複合アミドリチウム石けんである。リチウム石けんは、水酸化リチウムと、脂肪族モノカルボン酸（例えば、ステアリン酸、１２ヒドロキシステアリン酸）などの脂肪酸とから合成されるものである。複合リチウム石けんは、水酸化リチウムと、上記脂肪族モノカルボン酸と、脂肪族ジカルボン酸などの二塩基酸とから合成されるものである。複合アミドリチウム石けんは、分子内にアミド結合を有し、例えば、水酸化リチウムと、脂肪酸アミドと、二塩基酸とから合成されるものである。これらの増ちょう剤を使用することで、油供給性を改良できる。 The thickener that can be used in the grease composition in the present invention is (1) lithium soap, (2) composite lithium soap, or (3) composite amide lithium soap having an amide bond in the molecule. Lithium soap is synthesized from lithium hydroxide and a fatty acid such as an aliphatic monocarboxylic acid (eg, stearic acid, 12 hydroxystearic acid). The composite lithium soap is synthesized from lithium hydroxide, the above aliphatic monocarboxylic acid, and a dibasic acid such as an aliphatic dicarboxylic acid. The complex amidolithium soap has an amide bond in the molecule and is synthesized from, for example, lithium hydroxide, a fatty acid amide, and a dibasic acid. By using these thickeners, the oil supply property can be improved.
本発明に用いるグリース組成物において、基油と増ちょう剤とからなるベースグリース全体に対して増ちょう剤含有量は 3〜40 重量％であることが良好な潤滑性を得るために好ましい。より好ましくは 12〜25 重量％である。また、本発明に用いるグリース組成物のちょう度は、250〜400 の範囲にあるのが好適である。より好ましい範囲は、280〜380 である。グリース組成物として、ちょう度が 250 未満である場合は低温での油分離が小さく潤滑不良となり、400 をこえる場合はグリースが軟質で軸受外に流出しやすくなり好ましくない。 In the grease composition used in the present invention, the thickener content is preferably 3 to 40% by weight based on the whole base grease composed of the base oil and the thickener, in order to obtain good lubricity. More preferably, it is 12 to 25% by weight. The consistency of the grease composition used in the present invention is preferably in the range of 250 to 400. A more preferable range is 280 to 380. If the grease composition has a consistency of less than 250, oil separation at low temperatures is small, resulting in poor lubrication. If the consistency exceeds 400, the grease is soft and easily flows out of the bearing.
本発明においてグリース組成物に使用するポリ（メタ）アクリレートは、潤滑剤の流動点降下剤として市販されているものであり、100℃における動粘度が 100 mm2/s 以上 850 mm2/s 未満であることを必須とする。より好ましい範囲は、100〜400 mm2/s である。このようなものとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、テトラデシル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ヘプタデシル（メタ）アクリレートおよびこれらを任意に重合させた共重合体等が挙げられる。このようなポリ（メタ）アクリレートの市販品としては、三洋化成工業社製：アクルーブ１３２、アクルーブ１３６などが挙げられる。 The poly (meth) acrylate used in the grease composition in the present invention is commercially available as a pour point depressant for lubricants, and has a kinematic viscosity at 100 ° C. of 100 mm 2 / s or more and less than 850 mm 2 / s. Is essential. A more preferable range is 100 to 400 mm 2 / s. Such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate , Octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tetradecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, heptadecyl (meth) acrylate and optionally polymerized these A copolymer etc. are mentioned. Examples of commercially available products of such poly (meth) acrylates include Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd .: Include 132, Include 136, and the like.
ポリ（メタ）アクリレートの配合割合は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.2〜6 重量部である。より好ましくは、0.3〜5 重量部である。0.2 重量部未満であると低温特性が不十分であり、6 重量部をこえても、それ以上の低温特性の改良は見込めず、コストも上昇する。 The blending ratio of poly (meth) acrylate is 0.2 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. More preferably, it is 0.3 to 5 parts by weight. If it is less than 0.2 parts by weight, the low temperature characteristics are insufficient, and if it exceeds 6 parts by weight, further improvement of the low temperature characteristics cannot be expected, and the cost also increases.
本発明においてグリース組成物に使用できるＺｎＤＴＰは、ジンクジチオフォスフェートとも称され、下記式（１）で示される。ＺｎＤＴＰの市販品としては、例えば、アデカ社製：アデカキクルーブＺ１１２などが挙げられる。
ＺｎＤＴＰを上述の高度精製油に配合することで、基油の酸価（mg/KOH）を低減できる。ＺｎＤＴＰと高度精製油との組み合わせによる酸価低減効果を表１に示す。表１に示す重量減少率は、表１に示す油を 30 mL のビーカに 10 g 採取して 150℃にて 1000 時間放置したときの重量減少率である。表１に示すように、高度精製油にＺｎＤＴＰ（アデカキクルーブＺ１１２）を配合した場合には、酸価が低減され、重量減少率が大幅に少なくなることがわかる。これに対して、鉱油に同割合のＺｎＤＴＰを配合する場合では、重量減少率にほぼ変化が見られない。 By blending ZnDTP with the above highly refined oil, the acid value (mg / KOH) of the base oil can be reduced. Table 1 shows the acid value reduction effect of the combination of ZnDTP and highly refined oil. The weight loss rate shown in Table 1 is the rate of weight loss when 10 g of the oil shown in Table 1 is sampled in a 30 mL beaker and left at 150 ° C for 1000 hours. As shown in Table 1, it can be seen that when ZnDTP (Adeka Klube Z112) is blended with highly refined oil, the acid value is reduced and the weight reduction rate is greatly reduced. On the other hand, when blending the same proportion of ZnDTP with mineral oil, there is almost no change in the weight loss rate.
ＺｎＤＴＰの配合割合は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.5〜5 重量部とすることが好ましい。0.5 重量部未満の場合には所期の効果を十分に得ることが困難になり、また、5 重量部をこえる場合には効果は頭打ちになりコスト的に不利になる。 The blending ratio of ZnDTP is preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. When the amount is less than 0.5 parts by weight, it is difficult to obtain the desired effect. When the amount exceeds 5 parts by weight, the effect reaches a peak and the cost is disadvantageous.
本発明においてリン酸塩は、金属表面に対して容易に吸着膜を形成し、この吸着膜により平滑な摩擦面を形成することができる。リン酸塩、特にＴＣＰは金属面と反応して金属リン化物を精製し、それが金属と低融点の共融混合物（鉄とリン化鉄の共融混合物の融点は鉄の融点に比べて 515℃低下する）を生成する。そのため、摩擦に伴い表面突起頂部は溶解して谷部を埋め、極めて平滑な摩擦面を形成する。これが、接触圧力の低下、潤滑状態の改善をもたらし摩耗を低減させることができる。 In the present invention, the phosphate easily forms an adsorption film on the metal surface, and a smooth friction surface can be formed by this adsorption film. Phosphate, especially TCP, reacts with the metal surface to purify the metal phosphide, which is a eutectic mixture of metal and low melting point (the melting point of the eutectic mixture of iron and iron phosphide is higher than that of iron). ℃ decrease). For this reason, the top of the surface protrusion is melted with friction to fill the valley, thereby forming a very smooth friction surface. This can reduce the contact pressure, improve the lubrication state, and reduce wear.
リン酸塩の配合割合は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.1〜5 重量部とすることが好ましい。0.1 重量部未満の場合には所期の効果を十分に得ることが困難になり、また、5 重量部をこえる場合には効果は頭打ちになりコスト的に不利になる。 The blending ratio of the phosphate is preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. If the amount is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to obtain the desired effect. On the other hand, if the amount exceeds 5 parts by weight, the effect reaches a peak and the cost is disadvantageous.
また、本発明においてグリース組成物には必要に応じてフェノール系、アミン系などの各種酸化防止剤、カルボン酸塩、スルホン酸塩などの防錆剤、ポリアルキレングリコール、グリセリンなどの耐摩耗剤、塩素化パラフィン、硫化油、アルキルフォスファイト、アルキルフォスホネート、各種有機モリブデン化合物などの極圧剤、高級脂肪酸、合成エステルなどの油性向上剤、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤などを配合することができる。 In addition, in the present invention, the grease composition includes various antioxidants such as phenols and amines, rust preventives such as carboxylates and sulfonates, antiwear agents such as polyalkylene glycols and glycerol, as necessary, Contains extreme pressure agents such as chlorinated paraffin, sulfurized oil, alkyl phosphite, alkyl phosphonate, and various organic molybdenum compounds, oiliness improvers such as higher fatty acids and synthetic esters, and solid lubricants such as graphite and molybdenum disulfide. can do.
以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example further demonstrates this invention in full detail, the following Example does not restrict | limit this invention.
実施例１〜実施例１１および比較例１〜比較例１１
表２に示すごとく、増ちょう剤、基油を選択してベースグリースを調整した。ベースグリースの組成は、増ちょう剤、基油を合計して 100 重量部としてある。そして、表２に示す各種添加剤を配合して供試グリースを得た。得られた供試グリースについて、以下に示す低温フレッティング試験に供し、摩耗量を測定した。その結果を表２に併記した。
Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 11
As shown in Table 2, thickener and base oil were selected to adjust the base grease. The composition of the base grease is 100 parts by weight of the thickener and base oil. Then, various grease additives shown in Table 2 were blended to obtain a test grease. About the obtained test grease, it used for the low temperature fretting test shown below, and measured the abrasion loss. The results are also shown in Table 2.
なお、増ちょう剤のリチウム石けんは、１２ヒドロキシステアリン酸リチウムである。また、複合リチウム石けんは、１２ヒドロキシステアリン酸、アゼライン酸、水酸化リチウムを基油中で反応させたものである。また、複合アミドリチウム石けんは、ステアリン酸アミド、セバシン酸、水酸化リチウムを基油中で反応させたものである。
The thickening agent lithium soap is
＜離油度の測定＞
ＪＩＳ Ｋ２２２０ １１．に準拠し、70℃で 1000 時間放置したときの、離油度（重量％）を測定した。
<Measurement of oil separation degree>
JIS K2220 11. The oil separation degree (% by weight) was measured when left at 70 ° C for 1000 hours.
＜低温フレッティング試験＞
ＡＳＴＭ Ｇ−ＩＩＩ−１２に準拠し、ファフナーフリクションオキシデーション試験機を用いて性能評価試験を行なった。軸受として５１２０４を用い、最大接触面圧が 2.0 GPa 、遥動サイクル 30 Hz 、遥動角 12°、雰囲気−20℃の条件下で、試験時間は 8 時間とした。軸受 1 個あたりの摩耗量（ mg ）で評価した。
<Low-temperature fretting test>
Based on ASTM G-III-12, a performance evaluation test was performed using a Fafner friction oxidation tester. 51204 was used as a bearing, and the test time was 8 hours under the conditions of a maximum contact surface pressure of 2.0 GPa, a swing cycle of 30 Hz, a swing angle of 12 °, and an atmosphere of −20 ° C. Evaluation was based on the amount of wear (mg) per bearing.
比較例１に示すように、所定の増ちょう剤を配合しない場合、油供給性に劣った。また、比較例２、比較例６および比較例１１に示すように、所定のポリメタクリレートを配合しない場合では、低温下での耐フレッティング性能に劣った。特に比較例１１は、さらにＺｎＤＴＰ、ポリメタクリレートおよびＴＣＰの配合もなく、低温下での耐フレッティング性能が著しく劣った。また、比較例３および比較例４に示すように、所定のポリメタクリレートを配合する場合でも、その配合量が所定範囲外であると、同様に低温下での耐フレッティング性に劣った。また、比較例５に示すように、ＴＣＰ、所定の高度精製油およびポリメタクリレートを用いる場合でも、ＺｎＤＴＰを添加しないと、低温下での耐フレッティング性が劣る結果となった。また、比較例７〜比較例９に示すように、ＺｎＤＴＰ、ＴＣＰおよび所定のポリメタクリレートを添加する場合でも、基油が所定の高度精製油を 50 重量％以上含有するものでないときは、低温下での耐フレッティング性が劣る結果となった。また、比較例１０に示すように、ＺｎＤＴＰ、所定の高度精製油およびポリメタクリレートを用いる場合でも、ＴＣＰを添加しないと、低温下での耐フレッティング性が劣る結果となった。 As shown in Comparative Example 1, when a predetermined thickener was not blended, the oil supply property was inferior. Further, as shown in Comparative Example 2, Comparative Example 6 and Comparative Example 11, when the predetermined polymethacrylate was not blended, the fretting resistance performance at low temperatures was poor. In particular, Comparative Example 11 had no further blending of ZnDTP, polymethacrylate, and TCP, and the fretting resistance performance at low temperatures was extremely inferior. Moreover, as shown in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, even when a predetermined polymethacrylate was blended, if the blended amount was outside the predetermined range, the fretting resistance at low temperatures was similarly inferior. In addition, as shown in Comparative Example 5, even when TCP, a predetermined highly refined oil, and polymethacrylate were used, the result of inferior fretting resistance at low temperatures was obtained unless ZnDTP was added. In addition, as shown in Comparative Examples 7 to 9, even when ZnDTP, TCP, and a predetermined polymethacrylate are added, when the base oil does not contain 50% by weight or more of the predetermined highly refined oil, As a result, the fretting resistance was poor. Further, as shown in Comparative Example 10, even when ZnDTP, a predetermined highly refined oil, and polymethacrylate were used, unless TCP was added, the fretting resistance at low temperatures was inferior.
これに対して、各実施例では、油供給性の向上と、低温下での優れた耐フレッティング性とを得ることができた。 On the other hand, in each Example, the improvement of oil supply property and the excellent fretting resistance under low temperature were able to be obtained.
本発明の複列自動調心ころ軸受は、極低温下でのラジアル荷重とスラスト荷重とが負荷される軸受転走面においてフレッティングの発生を防止できるため、軽荷重から突風時の重荷重まで幅広い荷重域で、かつ風向の変化が絶えず生じ、低温下で運転され、長期間耐久性の要求される風力発電用主軸支持装置に好適に利用できる。 The double-row spherical roller bearing of the present invention can prevent fretting from occurring on the rolling surface of the bearing where radial load and thrust load are applied at extremely low temperatures. It can be suitably used in a main shaft support device for wind power generation that requires a long-term durability under a wide load range and constantly changing the wind direction, operating at a low temperature.
１ 風力発電機
２ 羽根
３ 主軸
４ ナセル
５ 軸受(転がり軸受）
６ 増速機
７ 発電機
８ 支持台
９ モータ
１０ 減速機
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 転動体
１４ 保持器
１５ 軸受ハウジング
１６ シール
１７ 旋回座軸受
１８ 軸受ハウジング
１９ ブレード
２０ 主軸
２１ 複列自動調心ころ軸受
２２ 内輪
２３ 外輪
２４ 複列のころ
２５ 複列のころ
1
6
Claims (8)
前記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに、添加剤を配合してなるグリース組成物であり、
前記基油は、粘度指数が 120〜180 である高度精製油を 50 重量％以上含有し、前記増ちょう剤は、リチウム石けん、複合リチウム石けん、または、分子内にアミド結合を有する複合アミドリチウム石けんを含有し、前記添加剤は、少なくともポリ（メタ）アクリレートと、ジチオリン酸亜鉛と、リン酸塩とを含有し、
前記ポリ（メタ）アクリレートは、100℃における動粘度が 100 mm2/s 以上 850 mm2/s 未満であり、その配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.2〜6 重量部であることを特徴とする風力発電用主軸支持装置。 A main shaft support device for wind power generation in which a main shaft to which a blade is attached is supported by at least one rolling bearing installed in a bearing housing, and the rolling bearing includes an inner ring, an outer ring, and an inner ring and an outer ring. A rolling bearing formed by sealing a grease composition around the rolling element,
The grease composition is a grease composition formed by adding an additive to a base grease composed of a base oil and a thickener,
The base oil contains 50% by weight or more of highly refined oil having a viscosity index of 120 to 180, and the thickener is lithium soap, composite lithium soap, or composite amidolithium soap having an amide bond in the molecule. The additive contains at least poly (meth) acrylate, zinc dithiophosphate, and phosphate,
The poly (meth) acrylate has a kinematic viscosity at 100 ° C. of 100 mm 2 / s or more and less than 850 mm 2 / s, and the blending ratio is 0.2 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. A spindle support device for wind power generation.
該複列自動調心ころ軸受は、請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の風力発電用主軸支持装置に用いられることを特徴とする複列自動調心ころ軸受。 An inner ring, an outer ring, and a double-row roller interposed between the inner ring and the outer ring, and the axial raceway surface of the outer ring and the axial outer peripheral surface of the roller have a spherical shape having the same radius of curvature. A double row self-aligning roller bearing in which the outer peripheral surface of the roller is disposed along the raceway surface of the outer ring, and the grease composition is sealed around the roller,
The double row self-aligning roller bearing is used for a main shaft support device for wind power generation according to any one of claims 1 to 7.
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|---|---|---|---|---|
| JP2013024269A (en) * | 2011-07-18 | 2013-02-04 | Ntn Corp | Rolling bearing for wind power generation device |
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-
2009
- 2009-09-15 JP JP2009213702A patent/JP2011064224A/en not_active Withdrawn
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