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跟蹤法在風電主軸軸承測量中的應用-NSK軸承|FAG軸承
來源:上海進口軸承公司    發布于:2011-08-10 09:18:28    文字:【】【】【
  1、風電產業發展概況隨著人類社會與經濟的不斷發展,環境問題越來越被關注。2009年哥本哈根全球氣候大會上,中國政府向全世界鄭重承諾:到2020年,單位GDP碳排放量在2005年基礎上降低45%左右。
  為了達到降低排放的目標,我國正依靠政府和社會全部力量,大力發展包括風力發電在內的清潔可再生能源。在這樣的背景下,我國風力發電產業得到了爆發式增長。根據權威部門統計,2009年我國(不含臺灣?。┬略鲲L電裝機10129臺,容量1380萬千瓦,年同比增長124%,為世界第一;累計風電裝機21581臺,容量2581萬千瓦,年同比增長114%,為世界第二。根據國家發改委《新能源產業發展規劃》草案,到2020年,我國風電裝機容量將達到1.5億千瓦。
  在整個風電產業鏈中,風電場的開發利用主要由國電、華能等五大電力巨頭掌控,而風機的制造以華銳、金風、東汽和上海電氣等為主,整機技術大多從歐洲引進,國內廠家并不掌握核心技術。在風機關鍵零部件供應體系中,以發電機、逆變控制器、葉片、增速箱和軸承等最為關鍵。前幾年,這些關鍵零部件技術和供應均被國外公司所掌控。其高昂的價格和相當長的交貨期曾嚴重影響了我國風電產業的發展。近年來,在我國各級政府和眾多風電相關企業的共同努力下,情況有了較為明顯的改觀。
  2、大型軸承測量技術回顧現今的大型軸承測量技術,一般采用以下幾種測量方法:
  1)卡尺和高度儀:這種測量方法是一般軸承企業在檢測中使用最多的測量工具,經濟實用,適合在車間很快速地進行檢測。不過使用這種方法只能對有限的參數進行測量,比如橢圓度、平行度等,而其他如同心度和垂直度等相關數據就無法測量。
  2)測量表盤:使用測量表盤能夠測出橢圓度、棱圓度、壁厚差等數據,檢測過程中根據不同的檢測需要,調整各個支點的分布和加裝千分表就可以檢測各種參數。不過在使用過程中,由于主要是采用人員手動旋轉,沒有輔助旋轉的部件,在軸承太大太重的情況下就無法操作導致無法測量,有一定的局限性。
  3)三坐標測量儀:是比較先進的檢測設備,進行檢測測得的數據相對其他幾種方法,具有更加準確和全面的特點,非常適合于對軸承的加工參數進行分析時使用。其缺陷是所需要的工作環境非常嚴格,需要長期處于恒溫狀態,且檢測環境內的浮塵濃度也有所限制。因此,無法在加工現場第一時間進行檢測。三坐標測量儀檢測范圍也不適用于多個規格產品的檢測需求。加上其檢測的過程需要花費較多時間,因此只能是少量抽查使用,無法適應大規模生產需求(圖4)。
  3、跟蹤法在風電主軸軸承測量中的運用一般滾動軸承的精密測量,采用旋轉工件的方式進行。但由于風電主軸軸承外徑尺寸達1000mm左右,旋轉工件很容易影響整體測量精度。所以旋轉的時候需要使用回轉臺。不過由于回轉臺有其自己的回轉精度,在檢測時會導致測量精度受到回轉精度影響,特別在檢測精度要求非常高的情況下,這些精度的影響會直接導致檢測出現偏差。
  本文針對風電主軸軸承的性能特點和設計要求,應用跟蹤法對風電主軸軸承進行全面測量。即在測量時,給置于軸承上的表盤施加一定方向上相對固定的加載力,使得表盤在軸承的回轉運動下能緊貼軸承表面,并隨著轉盤和軸承做同向運動。因為有著這個力的作用,轉盤和軸承之間保持一定的相對移動,因此抵消了回轉臺的回轉精度對于測量的影響,從而降低了對與外徑、內徑有著很大關系的橢圓度、棱圓度、垂直度以及壁厚差等測量參數的影響(圖1)。
  4、測量工作臺設計和制造在先期設計過程中,我們通過對所測量軸承產品圖進行分析,對其中的參數加以歸類整理,羅列出需要檢測的項目。然后對各種項目在常規軸承的檢測方法和儀器的結構進行了解。在初步了解了所需檢測項目的測量方式后,對整個設備的結構進行初步了的設計。
  由于是風電主軸軸承屬于特大型軸承范圍,待測工件的重量與檢測半徑都非常大,一些常規軸承的檢測方法顯然不能直接使用。并且,常規軸承的測量基本上都是在工件旋轉的條件下進行,但是回轉盤的旋轉跳動值會直接給特大型軸承檢測帶來精度上的影響。雖然一般的表盤結構是直接連接在測量底板上的,但基于上述原因,我們采用了測量盤置于軸承上的結構,采用與底板分離的方式檢測。使用這個方式,檢測的精度就不會被轉盤的回轉精度所影響。
  我們采用跟蹤法測量,在設計結構中加入了一些特殊的部件和功能,使得在表盤沒有固定位置的情況下,依舊可以與零件保持良好的相對運動,使得檢測的精度更為準確。在初步結構繪制完成后,對照國家的軸承項目檢測標準進行對比,確認了結構的理論可行性。
  在隨后的具體設計過程中,我們對原設計構思進行了細化。對于轉盤,我們采用了可以大小伸縮的結構設計,使得測量臺上能夠放置兩種大小的軸承圈。對于底盤,我們采用電機帶動的蝸輪蝸桿結構,前端采用軸承座來固定,通過連接電機的開關可以調整升降來達到所需要的臺面角度,不同的角度就對應不同測量所需要的條件。這樣,在檢測不同項目的時候可以很方便得進行進行調整。臺面上有兩個使用了軸承的支撐柱,可以限制在臺面傾斜時軸承的位置。
  另外,兩根支柱設計時與表盤緊靠,限制了表盤的轉動。整個測量尺部分采用模塊設計,方便不同的測量項目時使用不同的測量部件。連接各個模塊的板通過加工制成所需要的造型,并切割出凹槽可以使其他部件安裝在凹槽中,從而能夠在檢測使用的過程中有較好的抗變形能力,減少測量誤差。各個連接部分使用螺釘緊固,可以進行微量調整。支柱上有彈簧結構,測量尺上也同樣設計了彈簧結構,這兩個結構構成了跟蹤法的關鍵。在整套設備安裝完畢后,這兩個彈簧結構在想對的兩個方面給予測量尺一定的力,使得測量尺在自身支點的作用下始終與軸承成相同的運動狀態,這樣就能在理論上保證測量數據的準確性。
  圖紙完成后的具體制造過程中,考慮到整體設備的重量會非常大,我們采用了ANSYS進行建模并對所有零件進行強度了校合,在不影響單件承載能力的情況下對部分零件采用了減輕重量的措施,使得整個測量臺總體重量有所下降。同時,在加工中重新優化了部分零件的造型及配合尺寸。
  在初步完成裝配后,對于原有的結構進行了重新審查。通過在現有的結構基礎上進行部分改進,增加一定的功能模塊,使得測量臺能夠進行部分微量的自行調整,如檢測高度等;一些本來不能進行檢測的項目如滾道垂直等項目也可以檢測。并且在升降的蝸輪蝸桿傳動機構上加裝了限位開關,使得測量臺整體安全性得到較大的改善。
  5、測量數據分析在測量臺制造完畢以后,經過對同一工件進行重復裝卸測量之后,得到如下檢測數據(表1)。
  我們從數據(表1)中很明顯地看出:整臺設備所檢測項目的重復精度在允許的誤差范圍0.02mm之內。部分實測值有超出產品規定的要求范圍,經過證實是加工自身的誤差所導致。因此通過這次檢測我們可以得出結論,該設備是符合風電主軸軸承檢測要求的。
  6、結語通過對檢測理論的論證,以及對實物測量所得到的數據進行分析,結果表明:本文采用的跟蹤測量法和裝置能夠有效得測量主軸軸承的相關尺寸,具有較強的創新和實用性,并填補了國內的空白,在國際上處于相對領先地位。
說明:我公司提供NSK軸承、fag軸承、skf軸承、ina軸承、進口軸承等產品,原廠直接供貨,有自己的庫房,提供上萬種軸承型號,能夠保證質量,同時提供技術支持,技術參數,軸承報價,型號查詢等服務。
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