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風能領域的研發伙伴
2010-09-05 13:48:56

舍弗勒集團工業事業部向風力發電機制造企業提供全方位的支持,從設計階段的軸承計算,到認證批量生產的準備完善。
Volker Maier博士  風能業務發展部門
Christian Hoffinger 風能發電機齒輪箱應用工程部門
Thomas Geissler,  風能大客戶經理

風能業務部  舍弗勒集團工業事業部  施萊因福特

舍弗勒集團工業事業部的風能業務部在開發、生產應用于風力發電機的滾動軸承領域有超過三十年的經驗,被認為是全球風力發電機和風力發電機齒輪箱生產企業的重要研發伙伴。其產品和服務的范圍遠遠超過創新滾動軸承解決方案,而拓展到包括設計階段,產品樣品階段直至能夠批量生產階段的整個過程。工業事業部用風力發電機的計算工具、仿真工具以及滾動軸承安裝或摩擦學領域的專業知識為客戶提供支持。產品、應用技術、咨詢服務以及與客戶緊密的研發合作關系縮短了研發時間并提升了質量、可靠性和性價比。在中國,舍弗勒集團擁有高水平的專業的外部銷售工程師團隊,他們能夠在現場為客戶提供全面的咨詢意見。舉例來說,與阿若丁能源系統公司(Aerodyn Energies System GmbH,)合作研發新一代風力發電“超緊湊驅動系統(SCD)”,并在中國風力發電機生產企業明陽中首次應用。

阿若丁的SCD技術背后的理念是設計直徑幾乎相同的電機軸承、齒輪箱、發電機零部件,將它們排列好,并使用零部件的支座將載荷從電機傳遞到風機頭部。與傳統設計相比,這個風力發電機只有兩個電機葉片。因此,與傳統的風力發電機設計相比較,SCD技術實現了最佳的載荷傳遞、以及可能實現的最小、最輕的驅動系統。由舍弗勒集團工業事業部提供的滾動軸承設計滿足了此新型風力發電機的特殊要求,尤其是具有最高水平的功率密度。

新型的SCD技術在緊湊性、機艙重量和可靠性等方面都有突破性進步。這對提升風力發電機的性價比做出了進一步貢獻。齒輪箱里的行星軸承支撐由三列圓柱滾子軸承和O型布置的兩個圓錐滾子軸承組成。 兩個軸承都裝有安全環,該產品是為此應用特別開發的易于安裝的軸承單元。在極高的交變載荷作用下,預制的軸向游隙能夠防止軸向載荷通過軸從電機作用于齒輪箱。 每個軸承部件根據它們的公差進行組合,從而在軸承內實現最佳載荷分布。軸承的X-Life設計提高了額定載荷和額定壽命。軸承套圈和滾動體有Durotect B涂層防止表面損壞。 這意味著,可以補償由于低速造成的軸承內潤滑膜形成滯后現象。行星架的兩個圓柱滾子軸承也有Durotect B涂層。

整個滾動軸承設計基礎的是由舍弗勒集團開發的BEARINX®計算軟件完成的。它可對所有軸承類型、復雜軸以及軸系統,甚至完整的齒輪箱進行建模計算。這包括軸承內部載荷分布的精確計算——包括考慮到滾動體外形的接觸應力。根據每個滾動接觸載荷,BEARINX®比以往更為精確的計算了軸承的壽命。如果是更進一步的分析,可以使用FEM(有限元)計算來決定滾動軸承周邊構造對滾動軸承的影響,以及滾動軸承對周邊構造的影響。多體仿真軟件CABA3D可以對滾動軸承進行動力學分析。 滾動體和套圈的受力及運動模式則考慮到所有自由度的要求。舉例來說,CABA3D可以用于計算滾動體進入承載區域的加速運動。
舍弗勒集團工業事業部滾動軸承的高功率密度源于X-life質量的軸承設計。現代的制造工藝可以在滾動體和滾道之間的整個接觸面形成更好,更均勻的表面。結果是,在相同的載荷下,滾動體和滾道的壓力顯著降低。這就使摩擦力更小、軸承溫度更低、對潤滑劑的應力更小、基本額定動載荷更高,從而基本額定壽命更長。因此,在相同運行環境下,X-life軸承的運行壽命更長。同時也意味著,可以在應用更高載荷時保持相同的額定壽命。軸承的設計也由此質量更輕、更加緊湊。

新型阿諾丁SCD技術的首批樣件正在生產過程中。舍弗勒集團通過其現場安裝服務對滾動軸承的安裝提供支持。 安裝人員經過特殊培訓能夠在客戶現場或舍弗勒的車間內提供可靠、快速的服務。 安裝服務包括對如何合理安裝提供建議,特殊工具的設計和生產、各種滾動軸承的安裝和拆卸、批準測試等。 軸承的快速正確安裝和對客戶人員的培訓不僅降低了成本,也延長了的軸承的工作壽命。 長期來看,客戶也由其員工對軸承正確認識、以及高效處理能力中獲益。

經過齒輪箱樣件的成功試運行,所有的部件經過了全面檢測,并最終提供了詳細的有附帶建議的報告。特別注意了軸承的軌跡反映的運動形式、配合面痕跡、軸承常見異常狀況和環境因素。虛擬設計與實際環境下滾動軸承的運行狀態相比較,從而驗證滾動軸承的運行和功能,并在批量生產過程中進行進一步改善。

舍弗勒集團工業事業部有超過30年開發,生產(INA/FAG)用于風力發電機的軸承的歷史,并擁有電機主軸、齒輪箱、發電機以及風向標和變槳等領域所有軸承布置處的正確解決方案。風力發電機制造商和全球風力發電機齒輪箱和發電機生產商都依賴其在設計、開發、<

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