本指南描述了用于风力涡轮机偏航和变桨运动支撑的球和滚子轴承的性能和寿命分析的设计标准、计算方法和推荐标准。指南中提出的滚动轴承分析方法公式和轴承寿命评级与风力涡轮机设计师和滚动轴承制造商目前使用的方法一致。
指南涵盖了以下内容:
- 基本原理:介绍了偏航和变桨轴承的类型、坐标系、振荡命名、控制器类型、应用载荷和截断等基本概念。
- 损坏模式:列举了偏航和变桨轴承可能出现的损坏模式,包括滚动接触疲劳、 raceway边缘损坏、滚子错位、芯部压碎、轴承环结构疲劳、轴承环静态过载、螺栓疲劳、螺栓静态过载、法兰表面分离和密封表面分离等。
- 计算方法总结:根据不同的损坏模式,介绍了相应的计算方法,包括滚动接触疲劳、 raceway静态过载、截断引起的 raceway 边缘损坏、滚子错位、芯部压碎、轴承环结构疲劳、轴承环静态过载、螺栓疲劳、螺栓静态过载、法兰表面分离和密封表面分离等。
- 有限元模型:介绍了有限元模型在偏航和变桨轴承设计中的作用、类型、检查和验证、界面部分的考虑、摩擦接触、参数研究、全局模型的载荷情况选择和示例方法等。
- 轴承疲劳寿命计算:介绍了轴承疲劳的类型、滚动接触疲劳(包括 Lundberg-Palmgren 理论、时间序列预处理、实验验证、基本动态轴向载荷评级、动态等效轴向载荷和轴承评级寿命、修正评级寿命、材料寿命修正因子、振荡轴承寿命计算、所有运行条件下的组合寿命和服务寿命修正因子、截断和芯部疲劳、小振荡和接触角变化)、结构疲劳。
- 轴承静态强度:介绍了轴承静态强度的目的、永久变形、最大球或滚子载荷、最大接触应力、接触尺寸、静态安全系数、表面硬度对静态容量的影响、截断和芯部压碎、结构强度。
- 有效润滑和磨损预防:介绍了偏航和变桨轴承的润滑系统、润滑脂选择、重新润滑间隔和磨损预防等。
- 轴承摩擦力矩:介绍了偏航和变桨轴承的摩擦力矩计算方法,包括四点接触球轴承和其他轴承类型,以及密封和螺栓预紧的影响。
- 其他设计考虑:介绍了偏航和变桨轴承的生产过程、截断、硬化层考虑、螺栓和螺柱、笼设计、密封、腐蚀保护、接口部件的平面度、偏航和变桨轴承的监控等。
- 测试:介绍了偏航和变桨轴承测试的目的、测试目标、示例测试方法(包括有限元模型验证、摩擦力矩测定、滚动接触疲劳、笼磨损、raceway 磨损、结构疲劳、润滑脂资格等)。
指南还提供了附录,分别介绍了风力涡轮机偏航轴承和变桨轴承的设计分析示例。