兆瓦级风电机组变桨轴承设计与技术要求

　　2.3.1 建立FEA 模型
　　在进行摩擦力矩的测量时，轴承水平放置，仅承受重力。由于圆周方向存在的对称性，因此在进行套圈的力学分析时，只需要取出包含半个钢球的小弧段进行研究即可。
　　2.3.2 建立FEA 模型的参数
　　（1）外载荷：仅承受重力
　　（2）边界条件：
　　a 内外套圈沿两个侧面的法向对称
　　b 钢球沿中心截面的法向对称
　　c 外圈底平面沿法向的位移约束
　　（3）接触条件：每个钢球与内外套圈滚道分别构成四个接触对
　　（4）材料参数：合金钢，弹性模量E=2.1x105 MPa泊松比=0.28， 密度=7.8mg/mm3
　　2.3.3 理论计算
　　由于钢球与滚道的接触点到轴承轴线的距离是定值，因此摩擦力矩的值应正比于球与滚道间的摩擦力。而摩擦力又正比于法向接触力，因此，对于变桨轴承，其摩擦力矩的值应正比于钢球与滚道间法向接触力之和。
　　设单排和双排球的摩擦力矩分别是M1，M2 ；
　　单排时球与滚道的法向接触力分别是Q11，Q12 ；
　　双排时球与滚道的法向接触力分别是Q21，Q22，Q23，Q24 ；
　　则有
　　通过对变桨轴承沟道过盈量分段进行计算，计算结果还显示，随着过盈量的增加，钢球与滚道间的接触力在逐步增加；随着套圈弹性变形的增加，力矩比呈下降趋势。在启动摩擦力矩允许的最大过盈量时为Mi=1.25，在变桨轴承沟道必须保证的最小过盈量时为Mi=1.7。单沟道启动摩擦力矩与成品启动摩擦力矩的关系决定了轴承能否实现双排沟道同时承受载荷。装配启动摩擦力矩取决于沟道的过盈量，依据风电机组变桨力矩要求，应控制在1.3 ～ 1.7 倍的单沟道启动摩擦力矩，超过此范围，就表明双排四点接触球轴承承载能力可能减为单排四点接触球轴承承载能力。这个变化可通过检测单沟道启动摩擦力矩与成品启动摩擦力矩的关系来确定，比例关系超出范围就意味着双排四点接触球轴承承载能力减为了单排四点接触球轴承承载能力，一旦装机，就会给风电机组带来极大隐患。当风电机组需要承受极限载荷时，由于轴承的承载能力达不到设计要求，造成变桨失败。为保证每台风电机组变桨的稳定，每台风电机组上所装的三套轴承的成品启动摩擦力矩相互差不能大，应该通过选配的方式配组安装。