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風力發(fā)電機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電機組主軸軸承起到潤滑作用的。
風力發(fā)電機主軸軸承是風力發(fā)電機的核心備件之一，其壽命關(guān)系到整臺風電機組的壽命，且一旦失效，更換非常困難，并且費用昂貴。目前兆瓦級風電機組的主軸軸承多采用雙列調(diào)心滾子軸承, 其同時要承受軸向及徑向的負載，其優(yōu)點是對主軸的偏斜具有適應(yīng)性，不會卡死。
風電機組主軸軸承潤滑效果的好壞對其壽命至關(guān)重要。目前市場上風電機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，它適用于安裝在機座上的獨立主軸承座。由于風電機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電機組軸承開發(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，為風電機組主軸軸承提供良好的潤滑保護。
下面就我公司處理的一起現(xiàn)場案例，來闡述風電機組主軸軸承潤滑脂潤滑的原理。
背景說明：
2011 年9 月2 日，某風電機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”會議，會議中提到其在某風場現(xiàn)場使用的瓦軸主軸軸承滾子上未附有潤滑脂，擔心影響主軸軸承的潤滑效果，并希望瓦軸派技術(shù)人員前往風場查看分析。
現(xiàn)場觀察：
該風電機組開始運行時間為2011 年5 月3 日(總運行時間4 個月)。2011 年9 月7 日，我們同風電機組制造商相關(guān)人員一同前往風電機組現(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
當潤滑脂在受到外力時，其中的潤滑油會在潤滑點負載區(qū)域釋放出來，即析出，而起到潤滑作用;當外力消失的時候，析出的潤滑油會有一部分重新吸收回潤滑脂中，還會有一部分留在潤滑點負載區(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
潤滑脂析出的潤滑油可以使軸承滾動面及滑動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;同時基礎(chǔ)油會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狀態(tài)，是通過潤滑脂的析油和少量潤滑脂的流動向潤滑點補充新脂。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)，每當主軸承滾子經(jīng)過油池時，析出的潤滑油都會附著在滾子的表面，而潤滑脂過大的粘附性反而會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。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，已與風電機組制造商溝通，他們認可以上的分析。為可靠起見，我們特在軸承上取下潤滑脂800g 左右，打包后隨飛機帶回分析，以確保潤滑脂工作的穩(wěn)定性和軸承運轉(zhuǎn)的可靠性。
對所帶回來的已工作4 個月的潤滑脂的主要特性指標進行檢驗，檢驗結(jié)果見附表。從檢驗結(jié)果看，潤滑脂剪切安定性較好，其主要特性指標沒有發(fā)生改變。通過檢驗得知該潤滑脂的工作性能穩(wěn)定，能夠保障試驗風電機組主軸承潤滑。
原標題:關(guān)于風力發(fā)電機主軸承的潤滑案例分析
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