风电机组中的风电轴承(下)

热处理后保持9%左右的残留奥氏体对轴承产品的接触疲劳寿命较为有利。然而，残留奥氏体在使用过程中发生转变将导致产品尺寸的变化，因此，必须根据实际需要调整残留奥氏体量，对尺寸稳定性要求较高的轴承则必须采用深冷处理，以尽可能降低残留奥氏体量。深入研究亚稳的奥氏体在使用过程中的稳定性问题，有效延缓其分解过程，具有重要的实际应用价值。轴承的接触疲劳破坏是最主要的失效形式，除保证适当体积分数的残留奥氏体外，提高钢的冶金质量严格控制大颗粒夹杂物的存在及分布状态对提高接触疲劳寿命是非常关键的。目前先进
轴承钢中氧含量要求在4×10－6以下。此外，控制硫化物的尺寸与分布、消除网状或带状碳化物、明显细化合金渗碳体，均可有效提高接触疲劳寿命。

我国对风电轴承制造方面起步较晚，在研究开发深度和工程应用经验积累方面远远不够。除材料与热处理
外，风电轴承的关键技术主要有：
1) 设计与分析。目前仍以经验类为主，受力分析与载荷谱的研究几乎空白。其中的难点技术是针对主轴轴
承的要求无故障运转达13×104h以上，工作寿命20年；并具有99%以上的可靠度；针对齿轮箱轴承的高损坏率
(据统计，齿轮箱故障中约80%左右是轴承失效所致)的高载荷容量设计等。
2) 防腐蚀与密封。偏航和变桨轴承部分裸露在外，会受到环境污染腐蚀等侵害。因此，要进行满足整个使
用寿命期的表面防腐处理。同样重要的是，还有防止轴承内部润滑脂泄漏、外界杂质侵入的密封技术。
3) 偏航和变桨轴承的特殊游隙要求。由于偏航和变桨轴承要承受不定风力所产生的冲击载荷等。因此，偏
航轴承要求小游隙；变桨轴承与偏航轴承相比，由于承受的冲击载荷更大，由叶片传递的振动也大，所以要求
为零游隙或者稍负游隙，以减小滚动工作面的微动磨损。
4) 偏航轴承和变桨轴承滚道的磨削加工。由于风电机组大型化的趋势，要求风电轴承具有更高的起动及运
转灵活性。所以，偏航和变桨轴承滚道加工已从常规的精车转变为磨削加工，配套钢球也从G48改变为G20。
5) 主轴轴承和增速器轴承的高精度加工。其中最主要是所采用的调心滚子轴承，由于其结构特点，导致在制造上难以实现高精度，通常的最高加工精度仅为P5，而现在的设计精度已要求达到P4。保持架的改进设计，保
持架应具有更高的强度和耐磨损性。
6) 检测试验。检测试验包括摩擦力矩测量、模拟试验机和试验规程等。在所有风电轴承中，尤其要引起高度关注的是增速器轴承。风机增速器是大传动比的齿轮箱，由于承受的扭矩和转速波动范围大，传输负载易突变，箱体重量与安装空间有限制，安装平台存在柔性变形，等等，因而与传统的重载工业齿轮箱的应用环境相差甚远。目前，部分失效造成风机停机，增速器占20%左右，是风机部件中比例最高的，而风机增速器的故障80%起源于有缺陷的轴承。因此，对风机增速器轴承和主轴轴承的可靠性的研究，已成为当前风机行业的难点和重点，应密切关注和跟进一些前沿技术。新轴承材料的发展有利于风电轴承的强化。日本NSK公司开发的NSJ2钢可以提高残留奥氏体稳定性，该钢尺寸稳定性和抗磨损性与GCr15相当，而疲劳寿命显著提高；TF技术是日本NSK公司针对污染条件下使用的轴承而开发的长寿命高韧性渗碳钢及相应热处理技术，通过调整钢的合金成分，采用相应热处理，渗碳或碳氮共渗后在零件表面形成大量细小碳化物，获得极高的硬度和大量残留奥氏体(30%～35%)，从而提高接触疲劳寿命。TF系列钢有TF、HTF、STF、NTF四种，它们具有良好的耐磨性和抗咬合性，极高的接触疲劳寿命，尺寸稳定性介于表面淬火钢和整体淬火钢之间。风电轴承现在都是通用轴承，其中一部分要发展成
为专用轴承，这是一种趋势。一定要做好个性化设计的研究工作。

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