[发明专利]轴承用脂润滑风电增速齿轮箱

说明书

【技术领域】

本发明涉及风电齿轮箱技术领域，一种轴承用脂润滑风电增速齿轮箱，其新颖性在于箱体内滚动轴承用轴承脂润滑、齿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。

本发明是下述背景技术的创新：

《风电增速齿轮箱》(ZL200620104224.8)

《行星传动风力发电增速箱》(ZL03237681.2)

(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：

论文《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)国内最大型风电齿轮箱企业——南京高速齿轮制造有限公司齿轮专家在发明专利《风力发电机齿轮箱的输入端》(201110062373.8)申请说明书中明确指出：

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)《风力发电机组齿轮箱轴承的保养和维护》：“运行人员登机发现滤清器内有2mm2鳞片状铁屑和大量金属粉末；高速轴轴承损坏后齿轮位移，导致行星架齿面啮合异常而损坏。”

(4)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。”

(5)《磁性油塞》(ZL200720131393.5)说明书指出：在工作的过程中，由于相互啮合的齿轮磨损后往往形成游离铁粉末，加速金属接触面的磨损，……；

(6)《轨道交通车辆齿轮箱上的磁性油塞》(201120068109.0)说明书：齿轮啮合中产生的游离金属颗粒不断被润滑油带入齿轮啮合面，加速了齿轮磨损，直接影响齿轮箱使用寿命，…；

(7)《风电增速箱》(ZL200920112092)说明书采用磁性螺塞来吸附润滑油中游离金属粉末；

(8)《传动机构箱体润滑油铁屑磨粒吸附装置》(ZL200820083625.9)说明书：齿轮在加工过程中难免带有毛刺，齿轮啮合副的滑动摩擦会产生铁屑磨粒，…。

(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。

结论：风电齿轮箱故障率高的根本原因是齿轮箱运转中产生的铁屑和杂质随润滑油进入轴承中，轴承损坏导致齿轮箱出现故障而停机，即使有过滤器和磁性螺塞。

(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：