风机齿轮箱轴承常见失效模式及解决方案

　　1引言

　　风机齿轮箱是连接风机主轴和发电机的传动部件，其将主轴的低转速的输入转化成中速或高速发电机所需的输出，是风机中的重要部件之一。由于风机齿轮箱的复杂工况及对可靠性等方面的高要求，风机齿轮箱的设计及应用，尤其是其中作为关键零件的轴承的选型、安装及使用显得尤为重要。不恰当的轴承选型或是不当的安装和使用，会导致轴承的各种损伤和失效模式，甚至还可能会损伤到齿轮箱里其他的零部件。这些损伤和失效都会直接或间接的导致风机停机，不但影响生产率，还会产生计划外的更换和维护成本。

　　2风机齿轮箱轴承常见失效模式及解决方案

　　风机齿轮箱设计多种多样，但是基本上都是由行星级和平行级组成。本文以目前比较常见的一种以行星架为输入，内齿圈固定，太阳轮输出并传递到平行级的设计为例，分析说明常见的轴承失效模式及相应的解决方案。

　　2.1行星架轴承

　　2.1.1常见失效模式：

　　行星架轴承的选型和应用是和主轴的设计相关的。目前常见的行星架轴承是满装滚子的圆柱滚子轴承。如果主轴轴承选用调心滚子轴承，不论是单个调心滚子主轴轴承的3点支承设计还是两个调心滚子主轴轴承的4点支承设计，由于调心滚子轴承径向和轴向游隙的存在(如图1所示)，当风机在刹车或是其他出现轴向载荷交替变换方向的工况时，主轴及其后面连接的行星架在轴向可能会有窜动。此时如果使用圆柱滚子轴承作为行星架轴承，由于其内外圈在轴向方向上有一定的相对错位空间，因此来自主轴的轴向窜动会传递到行星架的圆柱滚子轴承，而如果窜动量足够大，则对圆柱滚子轴承会造成冲击。而且，由于内齿圈和齿轮箱箱体是连成一体的，所以行星轮和行星架一起轴向窜动还会对行星轮造成齿面磨损(如图2所示)。

图1 主轴轴承 - 调心滚子轴承及游隙

　　图2 主轴轴向窜动对行星轮及行星架轴承的影响

　　2.1.2解决方案:

　　铁姆肯公司推荐选用单列圆锥滚子轴承跨装，通过对圆锥滚子轴承预紧来解决主轴轴向窜动对行星轮的影响。而且预紧的圆锥滚子轴承的承载区得到优化，减少了滚道应力，提高了行星轮系的刚性，并可以承受外部传递入齿轮箱行星架端的额外轴向力(如图3所示)。

　　图3 行星架的预紧圆锥滚子轴承

　　2.2 行星轮轴承

　　2.2.1 常见失效模式：

　　常见的一种行星轮轴承是由一对双列圆柱滚子轴承组成(如图4所示)。在轴承外圈和行星轮内孔之间过盈配合量不足或是由于齿轮变形而使两者接触面积减少的情况下，会出现外圈跑圈和磨损。