风电轴承介绍中文版(最终版)

1、株式会社株式会社 捷太格特捷太格特産機産機 市販営業企画部市販営業企画部販売技術販売技術G G关于风力发电机传动系统用轴承关于风力发电机传动系统用轴承20142014年年比比20002000年年新增预计新增预计约约1818倍倍20092009年年比比20002000年年新增约新增约1010倍倍欧欧洲洲美美国国亚洲亚洲其他其他新增量新增量1-1.1-1.风力发电的动向风力发电的动向(1)(1)- - 世界范围内的投入情况世界范围内的投入情况 - -The 10 largest markets by end of 2009 (cumulative MW)The 10 largest markets

2、 by end of 2009 (cumulative MW)中国中国超过德国、西班牙，占据第二位超过德国、西班牙，占据第二位1-1-2 2. .风力发电的动向风力发电的动向( (2 2) )- - 国別風力国別風力发电机导入状况（累积发电机导入状况（累积) -) -1-1-3 3. .风力发电的动向风力发电的动向( (3 3) )- - 各生产商份额各生产商份额(2009(2009年年) -) -中国有三个厂家进入前十中国有三个厂家进入前十1-4.1-4.风力发电的动向风力发电的动向(4)(4)- -各制造商在中国市场所占各制造商在中国市场所占比率比率的变化的变化- -2007年中国厂家 超

3、过海外厂家 （国产化发展）1-5.1-5.风力发电的动向风力发电的动向(5)(5)- -中国中国市场各制造商份额比率市场各制造商份额比率- -Vestas天津工場Gamesa天津工場GE瀋陽工場2-1.2-1.风力发电机的大型化风力发电机的大型化：直：直径径现在主力商业机现在主力商业机2MW80EWEA2005现在，现在，2MW2MW主力机型中主轴使用自动调心滚子轴承的占市场的主力机型中主轴使用自动调心滚子轴承的占市场的80%80%。2-2. 2MW 2-2. 2MW 主力商业机型主力商业机型 (2000(2000年年以后以后) )2-3.2-3.各公司开发中的大机型各公司开发中的大机型制造商

4、发电容量叶片径传动系发电机Mitsubishi2.4 MW92 mGB (增速箱)异步NORDEX2.5 MW100 mGB (增速箱)异步GE WIND100 mGB (增速箱)异步WinWind3.0 MW100 mGB + DIRECT同步VESTAS90,112 mGB (增速箱)异步REPOWER3.3 MW104 mGB (增速箱)异步SIEMENS 3.6 MW107 mGB (增速箱)异步GE WIND111 mGB (增速箱)异步VESTAS4.2 MW110 mGB (增速箱)异步ENERCON4.5 MW112 mDIRECT同步VESTAS120 mGB (增速箱)异步

5、MULTIBRID5.0 MW116 mGB + 同步REPOWER126 mGB (增速箱)异步REPOWER6.0 MW126 mGB (增速箱)异步ENERCON126 mDIRECT同步 3.3.风力发电机传动系统用轴承风力发电机传动系统用轴承- - 主轴用轴承主轴用轴承 - -3106106010PCnLh110.iihLaveLhISOnmLaL10计算寿命 ：20年以上(175,000h)(*) Lh YRotor hubFront bearing(A)Rear bearing(B)FzAFyAFrAFzBFyBFrBZXFaaaa mbbb mccc mGear boxi =

6、对于各负荷的组合，轴转速的比例 % Li =对于各负荷的组合，轴承的寿命aISO = 寿命修正系数3-1.3-1.主轴用轴承的选定主轴用轴承的选定(1)(1)Extreme load data LDD load data Time Series load data 静安全率静安全率 f f0 0：2.02.0以上以上 = 平均回転速度(r/min)C = 基本额定动负载(kN)P = 等效额定动负载(kN)12345678910111213141516171819202122232425262728( )600450300150012345678910111213141516171819202

7、122232425262728( )6004503001500 （ M （ ） ）1st - row(Blade side)2nd - row(Gearbox side) 3-2.3-2.主轴用轴承的选定主轴用轴承的选定(2)(2)根据根据JTEKTJTEKT轴承轴承解析解析程序程序及及FEMFEM解析、決定前述解析、決定前述的的静静态态的的/ /动态动态的強度的強度最适合的最适合的内部内部规格规格、间隙间隙、滚动滚动等等的匹配的匹配Wind Turbine BRG Sales Evolution05010015020025030035040045004050607080910INDEXY20

8、04= 100 (index)objective3-3.JTEKT3-3.JTEKT风力发电机用轴承的风力发电机用轴承的销售增长销售增长TotalJTEKT17%Others83%GEOthers80%JTEKT20%GamesaJTEKT50%Others50%VestasOthers73%JTEKT27%EnerconOthers70%JTEKT30%3-4.3-4.JTEKTJTEKT主轴用轴承世界份额主轴用轴承世界份额CustomerMWShaft dia (mm)Bearing type0.85320/300SRB x 22.0630/440SRB x 20.85320/300SRB

9、 x 22.0630/440SRB x 21.5600SRB2.5750/710TRB + CRB0.8220/600TRB + TRB2.0460/850TRB + CRBACCIONA1.5630/440SRB x 2VESTASGAMESAGE WINDENERCONBusiness relationship with majors:Business relationship with majors: Vestas : since 1986 Gamesa : since 1995 GE Wind : since 2002 Enercon : since 1993 Acciona : si

10、nce 2003Main Shaft Bearing JTEKT Delivery PlanMain Shaft Bearing JTEKT Delivery Plan3-5.3-5.JTEKTJTEKT主轴轴承的实际事例主轴轴承的实际事例4.4.风力发电机传动系统用轴承风力发电机传动系统用轴承- - 增速机用轴承增速机用轴承 - -使用部位 最大接触面圧（ ）要求寿命（ ）高速軸 ， ， 中間軸 ， ， 低速軸（ ) ， ， 遊星 ， ， 指定 ， 设定设定各使用部位各使用部位每个轨道的最大接触面压及每个轨道的最大接触面压及要求寿命要求寿命。美国齿轮制造美国齿轮制造者者协会协会AGMAAGM

11、A( (* *) )选定基准选定基准(*) （） 高速軸 中間軸 遊星 低速軸 4-1.4-1.増速増速机机用用轴承选定轴承选定(1)(1)根据根据JTEKTJTEKT轴承轴承解析解析程序程序、決定、決定最适合的最适合的内部内部规格规格、间隙间隙、滚动体的倒角等滚动体的倒角等4-2.4-2.増速増速机机用用轴承选定轴承选定(2)(2)红色为轴承、绿色为齿轮、灰色为轴载荷时轴心的径向方向扩大百倍表示解析模型图片轴心的挠曲曲线方式方式表面起点的剥落表面起点的剥落内部起点的剥落内部起点的剥落表层剥落表层剥落压痕起点的剥落压痕起点的剥落机理机理由小硬颗粒物引起的一种由小硬颗粒物引起的一种 损耗损耗由较

12、大颗粒或外力导致的由较大颗粒或外力导致的 塑性变形发展而成塑性变形发展而成最大剪断应力深度附近存在最大剪断应力深度附近存在材料缺陷发展而成材料缺陷发展而成长寿命长寿命对策对策SH,KESH,KE,新渗碳钢HRS,新渗碳钢混入异物润滑剂中的剥落清洁润滑剂中的剥落 4-4-3 3. .轴承剥落原理和长寿命对策轴承剥落原理和长寿命对策长寿命轴承材料特长HRS 材料 普通淬火钢(SUJ)通过非金属介在物的减少达到长寿命化新渗碳钢 材料 渗碳钢通过合金成分的适量化达到长寿命化提高耐锈性能和韧性SH 热处理 普通淬火钢(SUJ)滚道表面的高硬度化形成压缩应力层残留奥氏体的适量化KE 热处理渗碳钢滚道表面的

13、高硬度化(matrixC%的适量化)残留奥氏体的适量化4-4-4 4. .长寿命轴承的特长长寿命轴承的特长长寿命对策长寿命对策材料材料热处理热处理応力繰返数，cycles累積破損確率，開発鋼特熱品従来鋼開発鋼浸炭品4-4-5 5.JTEKT.JTEKT新渗碳钢的评价结果新渗碳钢的评价结果通过通过合金成分合金成分的适量化提高转动寿命的适量化提高转动寿命污油中寿命对比污油中寿命对比成本比成本比（标准为标准为1 1）社社T TJTEKT JTEKT JTEKT JTEKT 标准标准社社F F社社T T社社4-4-6 6.JTEKT.JTEKT长寿命轴承长寿命轴承(KE)(KE) 5.5.风力发电机传

14、动系统用轴承风力发电机传动系统用轴承- - 发电机用轴承发电机用轴承 - -定子定子转子转子轴承轴承（绝缘陶瓷轴承绝缘陶瓷轴承）轴承轴承 （绝缘陶瓷轴承绝缘陶瓷轴承）轴轴軸箱軸箱电蚀电蚀発生発生电蚀电蚀発生発生通电通电通电通电 火花火花 溶融溶融电蚀电蚀例例电流通过滚动中的轴承内部时，滚动接触部的非常薄的油膜产生火花，表面电流通过滚动中的轴承内部时，滚动接触部的非常薄的油膜产生火花，表面发生局部溶解现象。发生局部溶解现象。异步发电机的构造异步发电机的构造5-1.5-1.发电机轴承损伤事例发电机轴承损伤事例(1)(1)- - 电蚀电蚀 - -5-2.5-2.发电机轴承损伤事例发电机轴承损伤事例(

15、2)(2)- -电蚀电蚀- -滚道面滚道面：洗衣洗衣板状板状滚子滚子：梨皮梨皮状、状、变黑变黑5-3.5-3.电蚀对策的轴承构造电蚀对策的轴承构造5-4.5-4.风力发电机用绝缘陶瓷轴承风力发电机用绝缘陶瓷轴承外圈外圈保持架保持架大尺寸球大尺寸球（陶瓷）（陶瓷）绝缘陶瓷轴承（滚动体采用陶瓷）（代表尺寸代表尺寸：1501503203206565mmmm）内圈内圈项目项目陶瓷陶瓷（SiSi3 3N N4 4）轴承钢轴承钢（SUJ2SUJ2）SiSi3 3N N4 4球球轴承的特长轴承的特长耐热性耐热性（）800800180180维持高负荷能力维持高负荷能力密度（密度（g/cmg/cm3 3）3.23.27.87.8控制温升控制温升线膨胀系数线膨胀系数（1 1/）3.23.21010-6-612.512.51010-6-6尺寸变化小尺寸变化小维氏硬度维氏硬度( (HvHv) )1300130020002000700700800800高钢性高钢性纵弹性系数纵弹性系数( (GPaGPa) )314314208208泊松比泊松比0.290.290.300.30材料的结合状态材料的结合状态共有结合共有结合金属结合金属结合耐烧伤性耐烧伤性5-5.5-5.陶瓷陶瓷( (氮化硅氮化硅) )的特性