舍弗勒：揭秘风电齿轮箱轴承失效原因

    这样一来会带来什么样一个情况呢?我们从轴承的运动学行为看一下它这样一个失效的机理。从左下角这张图我们可以看到，刚才提到的上方向的轴承正常承载区域在下部，下方向的轴承正常承载区域在上部，对上部这部分区域的滚子，它在轴承内部的运动学行为状态是什么样的呢?对于圆柱轴承为了避免应用的风险，我们通常应用的时候是给它留的正的游隙，由于齿轮箱有这样一个重量的偏心作用，这个轴承的内外圈有一个相对倾斜的，再加上另外一个作用，就是这个轴承承受了轴向载荷，这个时候滚子在轴承内部就会出现图上所示的四点接触情况。尤其是在套圈的档边，包括内圈和外圈，以及滚道的两端，会出现很小的载荷区域。在这么小的载荷区域上，即使施加了力，没有风力载荷，或者更大的载荷，由于它接触区域比较小，应力相当高。
    对于这种情况进一步加剧的是什么情况呢?在第一级转嫁轴承通常应用满柱原装的轴承，这是满足经济性和设计空间的要求，在上方向，滚子和滚子之间的间隙比较大，这样一个比较大的间隙，在运动过程中发生一个可能，就是滚子会产生一定的歪斜，会进一步加剧档边接触地方的应力提高。对于这样一个理论上分析，在我们公司轴承计算的专用软件里面可以对它进行一个模拟和输出，左下角是滚子应力的分布图，右边这个图红色区域是在滚子套圈以及套圈的档边接触的区域。最下边这个图是轴承的内圈，因为轴承的内圈承受的是圆周方向的载荷，承载区域是轴承的内圈所有圆周方向都可以出现承载。轴承外圈是由轴承的底部区域承载。但是，我们在分析的结果上可以看到，在套圈的顶部也出现一定的接触区域，并且接触区域比较小，这和我们的理论分析是比较切合的。同时，对外圈或者内圈的档边我们也可以看到轴承载荷的集中区域。
    基于这样一个应力的集中就产生了我们一开始看到的档边以及滚子的磨损失效，我们找到了这样一个失效机理，我们就可以进一步想怎么样避免这样一个失效，提高齿轮箱的可靠性。从预防措施来说，第一点最好的办法就是我们选择更合理的轴承布置。对于这块我们提到，我们讲的这个应用风险存在的工况，仅在这样一个特定组合情况下产生，就是齿轮箱，行星架，采用圆柱的轴承，主轴或者形式为两点支撑，和单个轴承支撑的情况。对于主轴轴承，两点支撑和单个轴承支撑，如果有这种风险，我们在计算的时候可以评估出来，怎么进行改进?我们改善轴承的布置，比如采用定位端，不动端等布置形式。除此之外，我们还可以改善整个系统的载荷特性，来降低轴承的应用风险。比如说我们刚才提到的轴承承受的轴向载荷的贡献，如果我们在风机的设计当中或者正在运行的风机有面临这种风险的时候，采用一定的措施降低或者避免这样的一个轴向载荷，也可以降低应用风险。