二风电齿轮箱轴承承载区分析

　　在运转轴承的滚子中一般只有一部分同时承受载荷，而这部分滚子所在的区域我们

称之为轴承的承载区。轴承承受的载荷大小，运行游隙的大小都会对承载区产生影响。如

果承载区范围太小，滚子在实际的运转中则容易发生打滑现象。对于风电齿轮箱而言，

如果主轴的设计采用双轴承支撑的方案，那么理论上只有扭矩传递到齿轮箱。在这种情

况下，经过简单的受力分析，我们不难发现行星架支撑轴承承受的载荷是比较小的，因

此轴承的承载区往往也比较小，滚子容易发生打滑。目前，在风电齿轮箱设计中行星架

支撑轴承一般采用两个单列圆锥轴承或者两个满滚子圆柱轴承的方案。我们可以通过适

当预紧圆锥滚子轴承或者减小圆柱滚子轴承游隙的方法来提高承载区。图二给出的是减

少游隙前后承载区的比较。

　　另外，对承载区的分析可以帮助我们了解双列轴承是否存在仅有一列承载的问题。

目前很多风电齿轮箱制造商在高速轴上采用圆锥滚子轴承加圆柱滚子轴承的方案，这种

方案解决了传统球轴承加圆柱滚子轴承方案中球轴承容易出现点蚀和剥落的问题，但是

这种方案必须要注意一个问题，那就是要避免双列圆锥滚子轴承发生单列承载的现象。

双列圆锥滚子轴承单列承载危害很大：一方面使得轴承的实际承载能力大大降低，从而

导致疲劳寿命急剧减小，另一方面使得不受力的一列滚子容易处于打滑状态。而通过对

承载区的分析，我们可以了解所选择的双列圆锥滚子轴承是否存在单列承载的问题，并

且可以采取针对性的措施。风电齿轮箱高速轴的转速一般为

1100-2000 转/分钟，由于转

速比较高，轴承所选择的游隙值相对其他位置轴承一般要大一些，但是游隙比较大也容

易造成单列承载的情况。

如果发现单列承载的现象确实存在，那么可以考虑采用不同锥角的圆锥轴承配对使用，

如图三所示，用大锥角轴承承受轴向力，而小锥角轴承则可以很好地避免不受轴向力一

列脱开而导致单列承载。总而言之，对轴承承载区的分析可以帮助我们更好地了解轴承

的运行状态，以便优化轴承的选型以及完善齿轮箱的设计。

　　三风电齿轮箱轴承应力分析

　　风电齿轮箱区别于普通齿轮箱的一个最大特点，就在于所承受载荷的无规律性。以

国内目前流行的

1.5MW 齿轮箱为例，一般名义功率值为 1660KW，但其载荷谱内最大

功率值一般可以达到

5000KW 左右，大约是名义功率值的 3 倍。其反转最大功率值一般