半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機防軸竄技術(shù)優(yōu)化和驗證

高建泰 劉溢泉

（西安中車永電捷力風(fēng)能有限公司,陜西 西安 710016）

隨著風(fēng)電浪潮加速市場擴展，我司半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機也在緊跟市場需求一直在不斷的研究設(shè)計和制造風(fēng)力發(fā)電機，到目前為止已經(jīng)取得了階段性成就，但是隨著制造的風(fēng)力發(fā)電機的功率、體積和質(zhì)量越來越大，發(fā)電機軸承在運輸過程中容易造成發(fā)電機軸承壓痕。分析其主要原因主要歸因于軸承游隙的在運輸過程中晃動沖擊造成軸承損傷，特別是未采取完全有效的軸承防護方案。導(dǎo)致軸承損傷難以得到客戶認可，所以軸承運輸防護問題變成了制約我司擴展市場的瓶頸技術(shù)。因此，為了有效解決發(fā)電機運輸軸承防護質(zhì)量問題，就必須從根本解決軸承運輸過程中防軸竄難題，設(shè)計一套專用軸承防護運輸工藝裝備，驗證工藝裝備對軸承防護的可靠性以及安裝方法的有效性。

一、傳統(tǒng)發(fā)電機發(fā)運方案存在的問題

隨著風(fēng)電行業(yè)的快速崛起，風(fēng)力發(fā)電機制造行業(yè)如火如荼，但是風(fēng)力發(fā)電機的路途運輸對軸承的產(chǎn)生的偽壓痕問題日益顯現(xiàn)。這種問題會影響發(fā)電機軸承的壽命，而且會造成發(fā)電機振動異常和運行噪音。

軸承偽壓痕指的是運輸過程中等軸承在停轉(zhuǎn)時的振動和擺動造成磨損有所發(fā)展,產(chǎn)生類似布氏壓痕的印痕。

拆解檢查兩臺半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的軸承，一臺未安裝任何防止軸承竄動的工藝裝備，第二臺安裝了防止軸承竄動的工藝裝備。運輸后進行拆解檢查軸承狀態(tài)。未安裝防止軸承竄動工藝裝備的軸承滾道面產(chǎn)生較為明顯的壓痕；安裝了防止軸承竄動工藝裝備的軸承也產(chǎn)生了壓痕，但是相較第一種不為明顯。所以，安裝防止軸承竄動工藝裝備對發(fā)電機運輸過程中軸承的防護具有一定的作用，但依據(jù)目前情況還不能達到合格的軸承防護效果，所以還需要對防止軸承竄動的工藝裝備結(jié)構(gòu)做進一步的研究和優(yōu)化設(shè)計。

二、新型防軸竄結(jié)構(gòu)設(shè)計

因圓柱滾子軸承和深溝球軸承都有游隙的存在，而游隙也是在運輸過程中轉(zhuǎn)子和軸承內(nèi)圈晃動的沖擊造成軸承壓痕損傷的根源。所以設(shè)計工藝裝備的原理必須要消除軸承在運輸過程中的軸承游隙。針對我司現(xiàn)有的防軸竄進行技術(shù)創(chuàng)新，自主設(shè)計專用于大功率半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的一種新型發(fā)運防軸竄結(jié)構(gòu)裝置。通過安裝此套工藝裝備，消除在運輸過程中軸承的軸向游隙，減少振動沖擊。保證在運輸過程中的即使是顛簸路況下軸承內(nèi)圈和外圈無相對振動、沖擊、碰撞等現(xiàn)象，保證軸承的質(zhì)量。

重新設(shè)計后的新型防軸竄工藝裝備示意圖如圖1。防軸竄工藝裝備主要包含兩部分，防軸竄裝置和發(fā)運托盤。

圖1 新型防軸竄工藝裝備結(jié)構(gòu)示意圖

具體設(shè)計方案如下：梁式結(jié)構(gòu)的防軸竄裝置橫梁端安裝固定在發(fā)電機機座上，防軸竄裝置底部的法蘭盤和發(fā)電機轉(zhuǎn)子的法蘭盤連接固定，將轉(zhuǎn)子提起一定高度值。底部安裝發(fā)運托盤工藝裝備，將轉(zhuǎn)子連同轉(zhuǎn)軸和軸承內(nèi)圈托起。防止運輸過程轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸上下顛簸造成軸承沖擊。

其中防軸竄裝置相較于傳統(tǒng)安裝模式進行創(chuàng)新。經(jīng)分析，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子等部件在運輸車輛頻繁啟停，所以運輸前后方向的沖擊量最大，也極易造成壓痕。所以對梁式防軸竄裝置的安裝位置進行調(diào)整，由原來橫著安裝更改為豎向安裝，即防軸竄裝置梁的方向與車輛運輸方向一致，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強，降低了對軸承前后沖擊力。將這種方法稱之為“豎裝豎發(fā)”，是我司獨創(chuàng)的一種優(yōu)化發(fā)運方法。

圖2 “豎裝豎發(fā)”方法示意

三、防軸竄結(jié)構(gòu)實施驗證

安裝新型防軸竄工藝裝備的發(fā)電機實施效果驗證。按照工藝規(guī)程的要求和方法安裝防軸竄工藝裝備。實物裝配圖如圖3所示。

圖3 新型防軸竄工藝裝備圖

運輸?shù)接脩魣龅睾螅鸪鲚S承裝配和分離軸承，將圓柱滾子軸承的內(nèi)圈和滾珠上的油膜擦拭干凈，檢測圓柱滾子軸承內(nèi)圈、滾柱等皆光潔無暇。測量軸承表面，沒有大于1μm的壓痕或其它缺陷，滿足客戶質(zhì)量要求的軸承驗收標(biāo)準(zhǔn)（深度≯5μm）。通過質(zhì)量驗收，完成整機裝配，再進行發(fā)電機試驗，噪音檢測和振動值等檢測結(jié)果均合格。

圖4 拆解驗證軸承表面無壓痕

四、結(jié)論

通過此次驗證，軸承拆解后檢測合格，新型防軸竄工藝裝備成效顯著，“防軸竄裝置”和“發(fā)運托盤”工藝裝備結(jié)構(gòu)和強度合理，能夠保證運輸過程對軸承的防護達到驗收標(biāo)準(zhǔn)。對比同行業(yè)其他廠家半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機軸承防護運輸方案效果更好。創(chuàng)新性的“豎裝豎發(fā)”方法對軸承防護起到顯著提升作用。

總結(jié)得出，新型防軸竄工藝裝備可實現(xiàn)更有效的軸承防護，能夠滿足我司大功率發(fā)電機的軸承的運輸防護?？煽堪踩?，延長使用壽命，降低公司產(chǎn)品質(zhì)量損失。我司新型防軸竄工藝裝備已在申請國家實用新型專利。