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滑动轴承在风力发电齿轮箱中的应用

吉科峰

【摘要】通过对滑动轴承和滚动轴承的特点分析,将滑动轴承运用到风力发电齿轮

箱中,通过风电齿轮箱安装滑动轴承后对实际运行数据统计,说明在风电齿轮箱中运

用滑动轴承有非常大的优势.

【期刊名称】《山西冶金》

【年(卷),期】2017(040)003

【总页数】2页(P116-117)

【关键词】风力发电机组;齿轮箱;滑动轴承

【作者】吉科峰

【作者单位】太原重工股份有限公司,山西太原030024

【正文语种】中文

【中图分类】TM614

随着世界经济的快速发展，能源紧张和环境问题凸现，很多国家加大了对环保新能

源的开发利用力度，风能作为一种能源储量丰富和具有广阔市场前景的绿色新能源，

越来越受到世界的重视。

风电增速齿轮箱是风力发电机组主要关键部件之一，它布置在风轮和发电机之间，

将风轮动力传递给发电机发电，同时将风轮输入的很低的转速转变为满足发电机所

需的转速。它安装在距地面几十米高塔架之上狭小的机舱内，其本身的体积和质量

将会直接对风机造成较大的影响，因此，风电齿轮箱以追求高可靠性、最小体积、

最小重量为目标。

在风电增速齿轮箱中，轴承是重要的零件，其发生故障的比例较大，其失效常常会

引起齿轮箱灾难性的破坏，同时轴承在齿轮箱中的价值较高的部件。

目前风电齿轮箱中轴承使用的位置和型式见图1。

滚动轴承具有尺寸标准化、选型方便、质量稳定、互换性好的优点，所以在风电齿

轮箱中大量使用。

风电齿轮箱要求可靠性高、运转时间长（20～25年）、运转平稳、噪声低、体积

小和质量轻，同时使用寿命期内不能更换（因为更换费用太高，更换费用比1台

齿轮箱价值还高）。

滚动轴承存在着使用寿命有限、体积大的缺点，所以不能更好地满足风电齿轮箱的

要求，而滑动轴承具有以下特点：

1）只要润滑充分，滑动轴承的寿命可以达到无限寿命。

2）径向滑动轴承径向尺寸小，能够减小轴承所占的空间。

3）由于滑动轴承与轴之间为润滑油膜，能承受冲击和振动载荷，因此，运转平稳，

噪音低。

4）相对滚动轴承来讲，产品成本低，制造周期短。5）结构简单，装拆方便。

所以风电齿轮箱采用滑动轴承，可以使齿轮箱使用寿命提高，增加齿轮箱的可靠性，

同时减小齿轮箱体积、降低齿轮箱质量，使齿轮箱更好地满足风力发电机组的要求。

滑动轴承在风电齿轮箱中应运实例见下页图2。

齿轮箱采用滑动轴承，选择滑动轴承计算时，滑动轴承安全系数选取大于滑动轴承

的安全系数，滑动轴承设计比压小于5MPa。但由于滑动轴承的接触面积远大于

滚动轴承，所以滑动轴承的径向尺寸小于滚动轴承。

齿轮箱中的滑动轴承主要由油腔、油槽、油孔、测温孔组成，滑动轴承的大小由轴

承的受力决定，滑动轴承的双油腔设计完全满足齿轮箱正反双向运转，轴承两端面

设计油槽，用来承受轴向力。

如图2所示选用滑动轴承极大地减小了轴承的尺寸，同时降低了轴承座的尺寸，

使齿轮箱的直径缩小，减小了齿轮箱的体积，降低了齿轮箱的质量，使齿轮箱更加

适合风力发电机组。

在风电齿轮箱中使用的滑动轴承见图3。

应用滑动轴承的风电齿轮箱在测试台测试见图4。

齿轮箱在全功率测试中，齿轮箱达到热平衡时滑动轴承温升10～15℃，滑动轴承

温度小于60℃。

安装滑动轴承的风电齿轮箱已运行了5年，齿轮箱运转平稳，运行期间滑动轴承

温度小于60℃，很好的满足风力发电机组的运行。

通过测试台满功率实验和在风场长时间的实际运行显示，滑动轴承在风电齿轮箱中

的应用，提高了齿轮箱的运行可靠性，降低了齿轮箱的尺寸和质量，使齿轮箱更加

适合风力发电机组。

目前风力发电齿轮箱多选用滚动轴承，但随着风力发电机组的功率不断加大，齿轮

箱的体积和质量不断增加，采用滑动轴承形式的风电齿轮箱将会显示出更大的优势。