風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承潤滑效果的好壞對其壽命至關(guān)重要，本文擬就風(fēng)場的一起潤滑案例現(xiàn)象分析，來闡述潤滑脂的工作原理以及潤滑脂是如何對風(fēng)電機(jī)組主軸軸承起到潤滑作用的。

 

風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心備件之一，其壽命關(guān)系到整臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的壽命，且一旦失效，更換非常困難，并且費(fèi)用昂貴。目前兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的主軸軸承多采用雙列調(diào)心滾子軸承, 其同時(shí)要承受軸向及徑向的負(fù)載，其優(yōu)點(diǎn)是對主軸的偏斜具有適應(yīng)性，不會(huì)卡死。

 

風(fēng)電機(jī)組主軸軸承潤滑效果的好壞對其壽命至關(guān)重要。目前市場上風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的潤滑方式主要有兩種：潤滑脂潤滑及潤滑油潤滑，其中潤滑脂潤滑占的比例比較高，它適用于安裝在機(jī)座上的獨(dú)立主軸承座。由于風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的潤滑脂更換困難、而且要在極低的環(huán)境溫度下運(yùn)行，對潤滑脂的選擇就非常重要。綜合以上潤滑要求，我們選擇了Mobil SHC Grease 460WT 合成潤滑脂(埃克森美孚公司生產(chǎn))，這種潤滑脂是專門為風(fēng)電機(jī)組軸承開發(fā)的合成潤滑脂產(chǎn)品，它具有壽命長以及良好的低溫性能，能夠在-40℃的環(huán)境溫度下，為風(fēng)電機(jī)組主軸軸承提供良好的潤滑保護(hù)。

 

下面就我公司處理的一起現(xiàn)場案例，來闡述風(fēng)電機(jī)組主軸軸承潤滑脂潤滑的原理。

 

背景說明：

 

2011 年9 月2 日，某風(fēng)電機(jī)組制造商主持召開關(guān)于“3.0MW 主軸軸承投產(chǎn)及后續(xù)檢測”會(huì)議，會(huì)議中提到其在某風(fēng)場現(xiàn)場使用的瓦軸主軸軸承滾子上未附有潤滑脂，擔(dān)心影響主軸軸承的潤滑效果，并希望瓦軸派技術(shù)人員前往風(fēng)場查看分析。

 

現(xiàn)場觀察：

 

該風(fēng)電機(jī)組開始運(yùn)行時(shí)間為2011 年5 月3 日(總運(yùn)行時(shí)間4 個(gè)月)。2011 年9 月7 日，我們同風(fēng)電機(jī)組制造商相關(guān)人員一同前往風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)場，查看滾子潤滑情況，現(xiàn)場拆下了四塊主軸承密封端面擋板，并對主軸承滾子潤滑情況進(jìn)行了觀察與分析。

 

觀察現(xiàn)象：

 

主軸軸承上方腔體內(nèi)潤滑脂很少，軸承內(nèi)圈滾道上有潤滑脂，而滾子可見的非工作面有紅色潤滑脂，而工作表面局部區(qū)未見紅色潤滑脂(Mobil SHC Grease 460 WT 為紅色潤滑脂)，在滾子表面沒有紅色潤滑脂的區(qū)域用手觸摸，感覺有一層粘粘的無色油膜。如圖1 所示。

 

情況分析：

 

通過現(xiàn)場觀察后，擬從以下的幾方面原理進(jìn)行分析：

 

(1)潤滑脂的組成

 

潤滑脂是由潤滑油(基礎(chǔ)油+添加劑)與稠化劑調(diào)和而成的。稠化劑的結(jié)構(gòu)是三維纖維或顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很多的孔隙，潤滑油就充斥于這種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，因此可以把潤滑脂看成是一塊充滿潤滑油的海綿。

 

(2)潤滑脂的潤滑原理

 

當(dāng)潤滑脂在受到外力時(shí)，其中的潤滑油會(huì)在潤滑點(diǎn)負(fù)載區(qū)域釋放出來，即析出，而起到潤滑作用;當(dāng)外力消失的時(shí)候，析出的潤滑油會(huì)有一部分重新吸收回潤滑脂中，還會(huì)有一部分留在潤滑點(diǎn)負(fù)載區(qū)。真正起到潤滑作用的潤滑脂中的潤滑油，而不是潤滑脂本身。

 

(3)潤滑脂對軸承的潤滑保護(hù)

 

潤滑脂析出的潤滑油可以使軸承滾動(dòng)面及滑動(dòng)面間形成一層薄薄的油膜，以防止金屬與金屬直接接觸，從而減少軸承內(nèi)部摩擦及磨損，防止燒粘，其主要作用如下包括：減少摩擦及磨損、延長疲勞壽命、冷卻、密封、防銹等等。

 

(4)潤滑脂的溝流特性(成溝性)

 

成溝性是指潤滑脂在軸承中連續(xù)工作是形成溝槽的趨向，這樣滾道旁一部分未工作的潤滑脂構(gòu)成溝槽的槽壁而形成油池，同時(shí)也起到一定的密封作用。

 

主軸軸承垂直于地面工作，直徑為2.3m， 滿發(fā)時(shí)的轉(zhuǎn)速為18rpm，因而具有很大的線速度為2.35m/s，滾子在不斷地旋轉(zhuǎn)過程中，潤滑脂受高頻剪切，不斷地析出潤滑油，該油在滾子表面負(fù)載區(qū)域形成油膜，并起主要的潤滑作用，這就是我們所觸摸到的無色油膜;同時(shí)基礎(chǔ)油會(huì)降低油脂對滾子的粘附能力，在重力的作用下，滾子表面的紅色潤滑脂會(huì)滑落，這就是我們所觀察到的滾子端面(有少量潤滑脂)及其工作面為光亮金屬色的原因;

 

在主軸軸承中的絕大多數(shù)潤滑脂相對于主軸軸承處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，是通過潤滑脂的析油和少量潤滑脂的流動(dòng)向潤滑點(diǎn)補(bǔ)充新脂。多數(shù)情況下一定稠度的潤滑脂能夠在軸承中形成溝流狀態(tài)，有利于軸承的密封(潤滑脂溝槽槽壁)和降低軸承溫升(析出的潤滑油形成油池)，每當(dāng)主軸承滾子經(jīng)過油池時(shí)，析出的潤滑油都會(huì)附著在滾子的表面，而潤滑脂過大的粘附性反而會(huì)增加軸承溫升和功率消耗，不利于軸承潤滑。

 

軸承上方滑落下來的潤滑脂均沉積在軸承的下半部，打開軸承右下方端面擋板，潤滑脂便會(huì)成塊狀下掉，這就是我們所見到的軸承上方潤滑脂少而下方潤滑脂多的原因。沉積的潤滑脂也反映了潤滑脂的溝流特性，有利于形成密封和油池，為軸承提供更好的潤滑保護(hù)。圖2為重直軸的1/2 處的潤滑脂的分布情況。

 

 

結(jié)論：

 

綜合上述潤滑脂現(xiàn)象與分析，已與風(fēng)電機(jī)組制造商溝通，他們認(rèn)可以上的分析。為可靠起見，我們特在軸承上取下潤滑脂800g 左右，打包后隨飛機(jī)帶回分析，以確保潤滑脂工作的穩(wěn)定性和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。

 

對所帶回來的已工作4 個(gè)月的潤滑脂的主要特性指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見附表。從檢驗(yàn)結(jié)果看，潤滑脂剪切安定性較好，其主要特性指標(biāo)沒有發(fā)生改變。通過檢驗(yàn)得知該潤滑脂的工作性能穩(wěn)定，能夠保障試驗(yàn)風(fēng)電機(jī)組主軸承潤滑。

 

原標(biāo)題:關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承的潤滑案例分析