淺談風(fēng)電機(jī)組主軸軸承橡膠密封

尚慶花 趙海龍

摘 要：主軸軸承是風(fēng)電機(jī)組中的重要組成部分，為使得風(fēng)電機(jī)組性能得到完善，要對(duì)主軸軸承進(jìn)行橡膠密封。在這一過(guò)程中，需要對(duì)膠料特性對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承橡膠密封的影響、設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承密封的影響、過(guò)盈量大小產(chǎn)生的影響、腰部厚度與腰長(zhǎng)影響等相關(guān)內(nèi)容有正確認(rèn)識(shí)。這樣才能盡量避免各類(lèi)因素的影響，確保風(fēng)電機(jī)組自身的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;主軸軸承;橡膠密封

在如今社會(huì)快速發(fā)展背景下，我國(guó)很多化石燃料、綠色資源以及能源等出現(xiàn)持續(xù)枯竭情況，自然環(huán)境的惡化，使得國(guó)家在發(fā)展過(guò)程中能夠給予綠色環(huán)保、節(jié)能減排工作等更多的重視與關(guān)注。這也使得綠色環(huán)保能源風(fēng)電，受到更多人的重視與關(guān)注。在十三五能源規(guī)劃，以及2022年北京冬奧會(huì)舉行背景下，風(fēng)電市場(chǎng)迎來(lái)更好發(fā)展。風(fēng)電可以促使氣候變化問(wèn)題、空氣污染問(wèn)題以及能源安全問(wèn)題等得到更好解決。風(fēng)電機(jī)組在使用過(guò)程中，主軸軸承需要承受巨大荷載，而且容易受到自然環(huán)境影響。為避免這一情況出現(xiàn)，會(huì)使用橡膠密封，從而將風(fēng)電機(jī)組優(yōu)勢(shì)與價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。

1 膠料特性對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承橡膠密封的影響分析

在溫度一定與壓力一定情況下，橡膠品種不同，那么流體介質(zhì)的敏感度也存在不同。但無(wú)論是使用哪一種類(lèi)型的橡膠，將其作為夾布油唇唇口材料，被浸入到潤(rùn)滑脂中時(shí)，會(huì)受到分子間引力影響，使得橡膠被潤(rùn)滑脂充滿(mǎn)[1]。在這一過(guò)程中，硫化橡膠中存在的不同物質(zhì)會(huì)直接從橡膠中析出，比如，防老劑、增塑劑等。如果滲入的油，相較于橡膠內(nèi)部析出油的可溶成分多時(shí)，橡膠材料會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。如果滲入的油，相較于橡膠內(nèi)部析出的油少，那么橡膠材料會(huì)產(chǎn)生收縮問(wèn)題。從當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組主軸軸承夾布油封的使用中不難看出，通常情況下會(huì)將，Mobil SHC460WT等不同類(lèi)型油脂作為主要介質(zhì)。并且此類(lèi)油脂需要長(zhǎng)期處于復(fù)雜環(huán)境中，比如，臭氧環(huán)境、多鹽環(huán)境、低溫環(huán)境以及腐蝕環(huán)境等。基于此，在油封唇口橡膠材料的選擇中，要在最大程度上保證其科學(xué)性與合理性，這樣才能延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)口主軸油封瑞士SKF通常情況下選擇的是聚氨酯橡膠、英國(guó)選用的是丁腈橡膠、日本選用的為氫化丁腈橡膠，而我國(guó)國(guó)內(nèi)往往選用的是丁腈橡膠。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承密封的影響分析

從當(dāng)前我國(guó)風(fēng)電機(jī)組的使用中不難看出，大部分風(fēng)電機(jī)組主機(jī)廠(chǎng)商的主軸軸承密封，往往選用的是主副唇形式的夾布油封，主軸軸承在工作過(guò)程中，可能會(huì)產(chǎn)生不同心度，該心度最大為1.5mm，該種油封具備良好的隨動(dòng)性特點(diǎn)。而隨動(dòng)性的優(yōu)劣，會(huì)受到腰部設(shè)計(jì)影響。如果腰部設(shè)計(jì)較薄，那么隨性性也相對(duì)較好，在此期間，對(duì)于主軸軸承能夠產(chǎn)生緊固力，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬間密封失效的補(bǔ)充。除此之外，油封密封效果還會(huì)受到不同因素影響，比如，腰部薄厚影響、腰長(zhǎng)影響、主軸軸承避免粗糙程度影響等。對(duì)于具體影響，主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述：

2.1過(guò)盈量大小產(chǎn)生的影響分析

過(guò)盈量通常情況下主要是指，在自由狀態(tài)之下唇口直徑與軸徑之間存在的差距，該自由狀態(tài)主要是指在未安裝彈簧的狀態(tài)。唇口在無(wú)彈簧時(shí)的徑向密封力會(huì)增大，實(shí)現(xiàn)對(duì)因?yàn)檩S偏心形成的相對(duì)尺寸差進(jìn)行補(bǔ)充。在過(guò)盈量過(guò)小情況下，可能會(huì)因?yàn)槠摹⑤S跳動(dòng)量較大，出現(xiàn)密封力失效情況，一旦出現(xiàn)這一問(wèn)題，會(huì)造成泄漏。如果過(guò)盈量較大，唇口與軸會(huì)過(guò)度相貼，唇軸之間的間隙太小，從而產(chǎn)生干接觸情況。在此背景下，風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行期間，高溫環(huán)境會(huì)出現(xiàn)在唇與軸表面之間，使得唇口老化龜裂速度較快，嚴(yán)重情況下會(huì)燒壞密封唇，無(wú)法將密封效果發(fā)揮出來(lái)[2]。因此，對(duì)于過(guò)盈量的選擇要給予更多重視，避免過(guò)盈量過(guò)高或者過(guò)小情況出現(xiàn)。在實(shí)際過(guò)盈量大小設(shè)計(jì)工作開(kāi)展中，需要結(jié)合橡膠材料彈性恢復(fù)速度、幾何精度情況展開(kāi)。一般而言，如果橡膠材料彈性恢復(fù)較快，那么軸承幾何精度相對(duì)較差，因此，過(guò)盈量在設(shè)計(jì)期間可以小一些。唇口過(guò)盈量，與軸徑之間成正比關(guān)系。

2.2腰部厚度與腰長(zhǎng)影響分析

腰部厚度的影響，主要體現(xiàn)在夾布油封唇口對(duì)主軸軸承的跟隨性當(dāng)中。如果腰部較薄，那么跟隨性較好，但產(chǎn)生的壓力較大，腰部位置容易出現(xiàn)突出變形情況;腰部過(guò)厚會(huì)造成跟隨性能下降情況，從而引發(fā)泄漏問(wèn)題。偏心運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)引發(fā)唇口波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)，使得腰部位置需要承受唇口與軸之間產(chǎn)生的摩擦阻力，摩擦阻力還會(huì)造成扭矩變形情況產(chǎn)生。基于此，在實(shí)際唇口與抽接觸狀態(tài)穩(wěn)定性的改善中，不僅是采用增加油封腰部剛性方式，還是采用提升橡膠耐老化能力方式，都可以結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)增加腰部厚度。油封腰部可以使得油封徑向力得到保障，在實(shí)際腰長(zhǎng)的設(shè)計(jì)中，要結(jié)合徑向力情況展開(kāi)。

2.3主軸軸承套表面粗糙程度影響分析

油封性能以及油封的使用壽命，會(huì)受到風(fēng)電機(jī)組主軸軸承套表面粗糙程度影響。如果風(fēng)電機(jī)組主軸軸承套表面粗糙程度較低，那么油封很容易從密封接觸面之間被擠出，這一情況的出現(xiàn)，會(huì)造成油膜變薄情況，或者油膜破裂情況出現(xiàn)，而油封唇口位置會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重情況下會(huì)被燒化[3]。如果風(fēng)電機(jī)組主軸軸承套表面粗糙程度較大，那么軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程以及運(yùn)轉(zhuǎn)完畢后，會(huì)刮傷油封唇口，密封面變毛，造成油封唇口磨損速度加快，從而產(chǎn)生泄漏問(wèn)題。基于此，為使得油封密封性能得到保障，要將其表面粗糙程度控制在有效范圍內(nèi)。

3 新型結(jié)構(gòu)夾布油封研制分析

從目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展中可以看出，在風(fēng)電機(jī)組中的主軸軸承，仍然以單軸承為主，單軸承在實(shí)際應(yīng)用中，占據(jù)較大比例。單軸承風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行期間，相較于雙軸承主軸會(huì)產(chǎn)生較大偏心量。如果在這一過(guò)程中，受到自然環(huán)境的影響，那么會(huì)出現(xiàn)軸向微小傾斜情況、徑向跳動(dòng)情況等。由于受到不同因素影響，如果單純使用主副唇結(jié)構(gòu)主軸承夾布油封，可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法更好滿(mǎn)足工況條件情況，嚴(yán)重情況下會(huì)造成漏脂問(wèn)題出現(xiàn)。基于此，為使得此類(lèi)問(wèn)題能夠得到更好解決，要加大新型結(jié)構(gòu)夾布油封研制力度，例如，我國(guó)鐵嶺五星針對(duì)單軸承風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行一新型結(jié)構(gòu)夾布油封的設(shè)計(jì)[4]。該種夾布油封設(shè)計(jì)采用的主要為雙主唇結(jié)構(gòu)方式，這樣可以在原本的密封空間中，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)密封條件與密封效果。加之該密封腰部結(jié)構(gòu)較為特殊，因此，具備較強(qiáng)的抗偏心能力、補(bǔ)償軸向竄動(dòng)能力等。新型結(jié)構(gòu)夾布油封，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)以往主軸軸承發(fā)生的徑向位移情況、軸向位移情況在最大程度上得到彌補(bǔ)，這樣可以達(dá)到更好密封效果，從而防止大量漏脂情況產(chǎn)生。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承橡膠密封問(wèn)題，需要相關(guān)工作人員能夠明確不同影響因素的具體影響情況，包括腰部厚度與腰長(zhǎng)影響、主軸軸承套表面粗糙程度影響等。針對(duì)影響因素給出相應(yīng)調(diào)整措施，這樣能夠避免各類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促使風(fēng)電機(jī)組在節(jié)約更多能源、保護(hù)環(huán)境中將自身優(yōu)勢(shì)與價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。在這一過(guò)程中，還要做好新型結(jié)構(gòu)夾布油封研制工作，促使主軸軸承橡膠密封能夠滿(mǎn)足相應(yīng)需求，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組自身的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為節(jié)約能源、推動(dòng)社會(huì)更好發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜宏偉.過(guò)盈配合下風(fēng)電機(jī)組主軸軸承壽命研究[J].重型機(jī)械，2021（01）：73-76.

[2]李達(dá)，姜宏偉，寧文鋼，王岳峰.風(fēng)電機(jī)組調(diào)心滾子主軸軸承匹配設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2020，35（10）：1-3.

[3]梁培沛，肖劍.風(fēng)電機(jī)組軸承磨損的油液監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2020（05）：37-40.

[4]凌永志，魯納納，孫啟濤，銀磊.風(fēng)電機(jī)組主軸軸承故障的分析與預(yù)測(cè)[J].風(fēng)能，2020（04）：74-78.

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