風(fēng)電軸承技術(shù)篇

??????? 傳統(tǒng)能源的相對匱乏，環(huán)境壓力以及地緣政治的強烈不安全感，使得各國在發(fā)展包括風(fēng)電在內(nèi)的可再生能源方面不遺余力。近年來全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈快速增長的態(tài)勢 ，裝機容量每年同比增長20%~30%以上，2008年全球風(fēng)電裝機容量累計達到12079萬kW。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從2004年以來“井噴式”地發(fā)展，2006年、2007年和2008年連續(xù)3年每年裝機容量已達到1215萬kW。預(yù)計2010年累計裝機容量將達到3000萬kW以上，提前10年達到國家原定2020年要達到的目標(biāo)。

　　世界和中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，給我國軸承行業(yè)帶來了前所未有的大好發(fā)展機遇。已經(jīng)有近20家軸承企業(yè)涉足風(fēng)電軸承行業(yè)，其中瓦軸、天馬、洛軸、京冶軋機和大冶軸等企業(yè)的風(fēng)電軸承生產(chǎn)已經(jīng)形成規(guī)模，開始大批量向國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)供應(yīng)偏航軸承和變槳軸承，并向國外出口。偏航軸承和變槳軸承很快就會供大于求。傳動系統(tǒng)軸承（包括主軸軸承、增速器軸承和發(fā)電機軸承等）已進入小批量試制和試用階段，預(yù)計兩三年內(nèi)可以國產(chǎn)化。

　　風(fēng)電軸承產(chǎn)業(yè)是機遇和風(fēng)險并存的產(chǎn)業(yè)，在向軸承企業(yè)提供巨大商機的同時，存在著很大的投資風(fēng)險、市場風(fēng)險和技術(shù)風(fēng)險，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)流傳著一種說法： “風(fēng)電軸承就是那么回事，沒有什么大不了的”，這是十分有害的 。就技術(shù)而言，我國軸承企業(yè)都是在沒有經(jīng)過充分研發(fā)，沒有足夠的技術(shù)儲備的情況下倉促上陣的，對風(fēng)電軸承的許多深層次的問題并沒有完全吃透，這需要我們回過頭好好的補上這一課。這個課不補，遲早要吃苦頭。一個精明的企業(yè)家對這一點要有清醒的認(rèn)識，在抓市場的同時，要騰出一只手來抓研發(fā)。

　　風(fēng)電軸承的研發(fā)包括多方面的內(nèi)容。我們要把重點放在可靠性設(shè)計、可靠性制造和可靠性試驗上。尤其是增速器軸承的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，我們需要花更大的力氣。

　　在風(fēng)電軸承的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中，我們應(yīng)瞄準(zhǔn)世界風(fēng)能業(yè)界科技發(fā)展的前沿，緊跟風(fēng)電設(shè)備發(fā)展的趨勢，同步或者超前進行風(fēng)電軸承的研發(fā)。隨著風(fēng)電單機容量的不斷增加，風(fēng)場由陸地向近海發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電組技術(shù)也在不斷提升。我們不能坐等推出新型主機，才去研發(fā)配套軸承。要努力與風(fēng)機設(shè)備制造企業(yè)結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，與主機同步研發(fā)，甚至超前研發(fā)配套軸承，對一些前沿技術(shù)，一定要保持高度敏感，快速跟進。

　　在所有風(fēng)機配套軸承中，尤其要引起我們高度關(guān)注的是增速器軸承。

　　風(fēng)機增速器是大傳動比的齒輪箱。由于承受的扭矩和轉(zhuǎn)速波動范圍大，傳動負(fù)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，因而與傳統(tǒng)的重載工業(yè)齒輪箱的應(yīng)用環(huán)境相去甚遠(yuǎn)。因此，對風(fēng)機增速器及其配套軸承的可靠性研究，已成為當(dāng)前風(fēng)能界的難點和重點。我們應(yīng)密切關(guān)注和跟進一些前沿技術(shù)。

　　如在風(fēng)機傳動系統(tǒng)研究上居全球領(lǐng)先地位的英國Romax公司提出的對風(fēng)機增速器軸承受力分析和壽命計算的新觀點和新方法。在設(shè)計風(fēng)機增速器軸承時，不是對單個軸承進行受力分析，而是將軸承和增速器視為一個整體，在動態(tài)狀況下，作為一個系統(tǒng)來分析。要考慮軸與箱體的變形，多個軸承之間的相互作用及非線性剛性，軸承內(nèi)部滾動體之間的載荷分配等。按載荷、預(yù)緊、錯位、高速效應(yīng)、微觀幾何精度、應(yīng)力分布、油膜厚度、污染疲勞和載荷極限等諸多因素，對軸承壽命進行計算和修正。

　　又如日本NSK公司采用自行研發(fā)的STF（Super-TF）鋼和HTF（Hi-TF）鋼制造風(fēng)機增速器軸承。增速器在工作過程中，齒輪磨損產(chǎn)生微小金屬顆粒，在軸承工作便面形成壓痕，壓痕邊緣形成高的應(yīng)力集中，成為疲勞源，導(dǎo)致剝落，縮短軸承使用壽命。NSK公司開發(fā)的用中碳合金鋼碳氮共滲工藝，使零件表面得到較多的穩(wěn)定的殘余奧氏體（約30%~35%）和大量細(xì)小的碳化物和碳氮化物。后者可保證表面的硬度與耐磨性，使壓痕不容易形成；前者可以降低壓痕的邊緣效應(yīng)，阻止疲勞源的形成和擴展，從而大大提高軸承在如風(fēng)機增速器這樣的在污染潤滑工況下的使用壽命。這方面，洛陽軸承研究所已進行了研發(fā)工作，并取得初步成果。