鄒俊偉，周誌欣，曹科名
 （中航工業湖南南方宇航高精傳動有限公（gōng）司）

　　摘　要：行星傳動機構作為風電（diàn）齒輪箱關鍵部件，因承受無規（guī）律的風力作用及強陳風衝擊變（biàn）載荷作用，所以行星（xīng）輪（lún）係傳動時（shí）的均載性水平對提高（gāo）風電齒輪箱傳動可靠（kào）性具有（yǒu）重要意義，行星（xīng）輪組件軸（zhóu）向遊隙（xì）是保證實現行星輪係中太陽輪浮動的前提，是（shì）提高行星輪係傳動均載性水平（píng）、使用壽命的關鍵。針對行星輪組件軸向遊隙偏大問題，分別從測量方式、測量儀表、裝配工藝、軸承內外圈高度差4個方麵對行星（xīng）輪組件軸向遊隙的影響進行（háng）了深入分析（xī），確認了（le）軸承內外圈高度差對行星輪組件軸向（xiàng）遊（yóu）隙的影響，通過引入軸承（chéng）內外圈高度差因素，解決了行星輪（lún）組件軸向遊隙偏大問題。

　　關鍵（jiàn）詞：風電（diàn）軸承；滿裝圓柱滾子軸承；雙列軸（zhóu）承；軸向遊隙；測量；高度差

　　1　引言

　　風（fēng）電齒輪箱將（jiāng）葉輪受風（fēng）力作用（yòng）旋轉而產生的動力傳遞給發電機發電，是風力發電設備的關鍵（jiàn）部件。為滿足發電機額（é）定（dìng）轉速需求，風電（diàn）齒輪箱多采用多（duō）級行星齒輪傳動（dòng）方式。在風電（diàn）齒輪箱行星輪傳動組件中，滿裝圓柱滾子軸承得到廣泛應用，因這種軸（zhóu）承完全為了承受重載荷而設計的，在同樣寬度下，這種軸承與傳統型帶（dài）保持架軸承（chéng）相比，具有極高的承載能力，尤（yóu）其是承受較大的徑向載荷，同（tóng）時其徑向（xiàng）截麵小，可以節省較大的空間，結構緊湊，行星（xīng）傳動機構作為風電齒輪（lún）箱（xiāng）關鍵部件，具有傳動比大、結構緊湊、功率（lǜ）分流等優點，在風（fēng）電齒輪箱中廣泛采用。因（yīn）承受無規律的風力作（zuò）用及強陳風衝擊變載荷（hé）作用，所以行星輪係（xì）傳動時的均載性水平對提高風電（diàn）齒輪箱傳動可靠性具有重要意義，行星輪組件軸向遊隙是保證實現行（háng）星輪係中太陽輪浮動（dòng）的前提，是提高行星（xīng）輪係傳動均載性水平、使（shǐ）用（yòng）壽命的關鍵。

　　2　問題的提出

　　公司某大型風電齒輪箱行星架組件中的行星輪組件結構，如圖1所示。

　　1個行（háng）星架組件包括（kuò）3件（jiàn）行星輪（lún）組件。1件行星輪組件包括1件行星輪、1件（jiàn）配油環、2套滿裝雙列圓柱滾子軸。其配合關係為（wéi）：行（háng）星輪內孔與滿裝雙列圓柱滾子軸（zhóu）承外（wài）圈為過盈配合，過盈量為（0.03——0.06）mm，配油環處在兩列圓柱滾子軸承內圈之間，配油環起著分配兩列軸承潤滑用油及（jí）控製行星輪組件軸向遊隙作用。行（háng）星輪組（zǔ）件軸向遊隙設計要求範圍值為：（0.4——0.6）mm。行（háng）星輪組件裝（zhuāng）配完成後，測量3個行星輪組件軸向遊隙時，測量值結果分別為：1.20mm、1.25mm、1.18mm，則3個遊（yóu）隙值偏大，不符合設計要求。

　　3　原因分析

　　在圖1中設配油環厚度值為C，行星輪內孔（kǒng）台階厚度值為H，則（zé）易（yì）知行星輪（lún）組件軸向遊隙的（de）保證是由行星輪配油環厚度值C得以實現的，如配油環厚度（dù）值（zhí）C小於等於行星（xīng）輪孔內台階厚度值C，即C燮H，則行星輪組（zǔ）件軸向遊隙為0；如C＞H，則遊隙為（C-H）。

　　經分析造（zào）成行星輪組件（jiàn）軸向遊隙（xì）偏大原因主要有4個方麵：測（cè）量方式、測量儀器、裝配工（gōng）藝和軸承內（nèi）外（wài）圈高度差影響。

　　3.1測量方式

　　行星輪組件軸（zhóu）向遊隙測量（liàng）原理圖，如（rú）圖2所示。測量方式是由軸承供應商建議並推薦，且公司在其它相似結構行星（xīng）輪組（zǔ）件軸向遊隙測量中成（chéng）功運用，因此可以排除測（cè）量方式帶來的遊隙值偏大。

　　3.2測量（liàng）儀表

　　為排除（chú）測量儀表的原因，分別（bié）用3個百分（fèn）表（biǎo）測量3次，測量結果（guǒ）值未發生顯著變化，因此可以排除測量儀表帶來的遊隙值偏大。

　　3.3裝（zhuāng）配工藝

　　行星輪組件裝配（pèi）前如未清理配油環端麵上的高點或異物，則會造成行星（xīng）輪組（zǔ）件軸（zhóu）向遊隙偏大。針（zhēn）對裝配（pèi）工藝原因可能造成遊隙值不符合設計要求的問題（tí），裝（zhuāng）配工（gōng）藝作（zuò）了嚴格的技術要求，如存在高點（diǎn）或異物則需清理，配油環配磨後其端麵平行度誤差不（bú）超過0.02mm。出現問題後，經確認裝配過程符合裝配工藝技術要求，因此可以排除裝配原因帶來的遊隙值偏大。

　　3.4軸承內外圈（quān）高度差（chà）

　　為排除軸（zhóu）承內外（wài）圈高度差對行星輪組件軸向遊隙的影響，假設軸承內外圈（quān）存在Δh的高度差，如圖3所（suǒ）示。

　　由圖1，圖3分析可知，配油環Z終厚（hòu）度值C=H+（0.4——0.6）mm是基於軸承內外圈高度差很少，即（jí）高度差0.03mm，否則需要考慮軸承內外圈高度差（chà）對（duì）配油環Z終厚度值的影響（xiǎng），即對軸承遊（yóu）隙（xì）的影響。軸承結構圖，如圖4所示。造成軸承內外圈高（gāo）度差（chà）的原因有：（1）內外圈（quān）擋（dǎng）邊厚度（dù）不相等（T1≠T2）而寬度相（xiàng）等（B1=B2）或（huò）相差不超過0.03mm；（2）T1=T2或相差不超過0.03mm，而B1≠B2；（3）T1≠T2，B1≠B2。無論是哪種原因（yīn），按圖3所示方式均（jun1）能準確測量（liàng）出超過0.03mm的內外圈高度差。

 　　由（yóu）表1可知3個行星輪組件中，未考慮軸承內外圈高度差時，理論計算出行星輪組件軸向遊隙Z小值應為0.52mm，Z大值應為0.63mm；當考慮軸承內外（wài）圈高度差時，由式（1）知，行星輪組件軸向遊隙值的範圍應該為（wéi）（1.19~1.30）mm，與表1遊隙值測量結果是吻合的。為使行星輪組件軸向遊隙值符（fú）合設計要求，根據式（1）將（jiāng）配油環厚（hòu）度值減少，減少配（pèi）油環厚度值（zhí）後所對應的遊隙值，如表2所示。

 　　相對表1中C1、C2、C3相（xiàng）應（yīng）減少了0.77mm、0.63mm、0.77mm，遊（yóu）隙值相應（yīng）減少了0.75mm、0.66mm、0.74mm。3個行星（xīng）輪組件軸向遊隙值符合設計要求（qiú），使問題得到了解決。雖（suī）然配油環厚度減少量與相應遊（yóu）隙減少量存在（0.01——0.03）mm的誤差，這是由於測量過程中的誤差是無法避免的。因此可以得出上述對遊隙值偏大原因分析是完全正確的，即設計軸承遊隙值（zhí）時必須考慮軸承內外圈高度差，裝配前須對每列軸承內外圈高度差進行測量。

　　5　總結

　　針對（duì）風（fēng）電增速齒輪箱行星輪組件軸向遊隙測量值偏大問題，從遊隙（xì）測量方式、測量儀器、裝（zhuāng）配工（gōng）藝，軸承（chéng）內（nèi）外圈（quān）高度差4個原因方麵（miàn）作了分（fèn）析，尤其對軸承內外圈高度差對遊隙影響進（jìn）行了詳細分析，在此基礎上進一步推導出了配油環Z終厚度（dù）值的計算公式（shì），並驗證了其正確性。軸承具有（yǒu）類型多而使用領域廣泛的特點，在使用軸承時，盡可（kě）能（néng）多了解其結構特點（diǎn）、工作原理，以便正（zhèng）確使用，減少不必要的損失，從而提高軸（zhóu）承使用壽命。

來源：《機械設計與製造》2017年第1期