[发明专利]许用最大滚动体负荷设置变桨轴承静载荷承载曲线的方法

说明书

技术领域

本发明属于风电轴承设计技术领域，尤其涉及到一种判断风电变桨轴承能 否满足使用要求的方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，世界范围的能源短缺、环境恶化问题日益突出。风 力发电作为一种对绿色、环保、洁净可再生能源的利用方式越来越受到各国政 府的重视。欧美一些发达国家利用风能进行发电的历史较长，风力发电技术十 分成熟；目前，国外主流风力发电机型的功率为兆瓦级，最高已达7兆瓦。

最近几年，我国开始引进国外大中型风力发电设备，但对相关技术的消化 吸收十分有限，零部件的配套能力差，这些严重制约了我国对风能的有效利用 以及风力发电设备技术的国产化进程。

变桨轴承是风力发电机组变桨系统的关键部件，其结构形式为双排四点接 触球转盘轴承。我国相关轴承企业涉足变桨轴承设计、制造的时间不长，尚未 完全掌握这类轴承的设计、分析和应用技术，风力发电机组主机生产企业对配 套国产变桨轴承的信心不足，仍倾向于使用进口轴承。

承载能力是变桨轴承十分重要的性能指标，变桨轴承的静载荷承载曲线表 明了轴承中受载最大的滚动体与滚道接触中心之间的接触应力为给定值时承受 静载荷的能力。静载荷承载曲线是对变桨轴承进行选型计算的依据，轴承用户 通常要求轴承生产企业提供轴承的承载曲线。国外知名轴承公司，如：德国的 Rothe Erde、德国的INA、德国的IMO、瑞典的SKF、法国的ROLLIX等公司 在提供转盘轴承产品目录的时候，均提供了完善的承载曲线图。

我国多数变桨轴承生产企业不能提供轴承的承载曲线图，少数企业借用类 似结构的工程机械用转盘轴承的承载曲线来作为变桨轴承选型的依据，这类静 载荷承载曲线由直线组成，不能真实反映变桨轴承的静载荷承载能力。

对于变桨轴承这类双排四点接触球结构形式转盘轴承的静载荷承载曲线， 在国内尚未见到相关报道。

按照国内外轴承技术领域的惯例，变桨轴承的静载荷承载曲线用于表示轴 承的最大载荷滚动体与滚道接触中心之间产生4200MPa的许用接触应力时的 承载能力，在此条件下轴承所能承受的联合作用的轴向静载荷和倾覆力矩静载 荷用于绘制静载荷承载曲线。

变桨轴承的滚动体与滚道之间接触应力产生的原因是由于滚动体与滚道之 间有负荷的作用，而滚动体与滚道之间负荷的产生是由轴承的轴向静载荷和倾 覆力矩静载荷这些外部载荷的作用引起的。因此，在设置变桨轴承静载荷承载 曲线时，首先，需要确定轴承滚动体负荷与接触应力之间的数学关系；然后， 需要确定轴承的外部轴向静载荷和倾覆力矩静载荷与最大滚动体负荷之间 学关系。

另外，为了便于变桨轴承的静载荷承载曲线的设置并尽可能减少计算量， 需要将对应于最大载荷滚动体与滚道接触中心之间产生4200MPa的接触应力 时最具有代表性的轴向静载荷和倾覆力矩静载荷的值计算出来。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种判断风电变桨轴承能否满足使用要求 的方法，根据该方法能判断用户提供的风电变桨轴承参数值是否满足使用要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的许用最大滚动体负荷设置变桨轴承载荷承载曲线的方法，在给定 变桨轴承的节圆直径dm、滚动体数量Z、接触角α、内圈滚道的沟曲率半径系 数fi和许用最大滚动体接触应力[σ_max]＝4200MPa的前提下，根据赫兹接触理论 得到许用最大滚动体负荷[Q_max]的计算公式为：

[Q_max]＝1.5979×10^-9·(n_a·n_b·[σ_max])³/(∑ρ)²

所述Q_max计算公式中接触点的主曲率和∑ρ的计算公式如下：

∑ρ＝[4-1/fi+2·Dw·cosα/(dm-Dw·cosα)]/Dw

其中：n_a、n_b分别表示与接触点主曲率差有关的系数；