風(fēng)電齒輪箱將葉輪受風(fēng)力作用旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件。為滿足發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速需求，風(fēng)電齒輪箱多采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)方式[1]。在風(fēng)電齒輪箱行星輪傳動(dòng)組件中，滿裝圓柱滾子軸承得到廣泛應(yīng)用，因這種軸承完全為了承受重載荷而設(shè)計(jì)的，在同樣寬度下，這種軸承與傳統(tǒng)型帶保持架軸承相比，具有極高的承載能力，尤其是承受較大的徑向載荷，同時(shí)其徑向截面小，可以節(jié)省較大的空間，結(jié)構(gòu)緊湊[2-3]，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為風(fēng)電齒輪箱關(guān)鍵部件，具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、功率分流等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)電齒輪箱中廣泛采用[4]。因承受無規(guī)律的風(fēng)力作用及強(qiáng)陳風(fēng)沖擊變載荷作用[5-8， 9]，所以行星輪系傳動(dòng)時(shí)的均載性水平對(duì)提高風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)可靠性具有重要意義，行星輪組件軸向游隙是保證實(shí)現(xiàn)行星輪系中太陽輪浮動(dòng)的前提，是提高行星輪系傳動(dòng)均載性水平[10-11]、使用壽命的關(guān)鍵。

 

　　2 問題的提出

 

　　公司某大型風(fēng)電齒輪箱行星架組件中的行星輪組件結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。
 

 

　　1 個(gè)行星架組件包括3 件行星輪組件。1 件行星輪組件包括1 件行星輪、1 件配油環(huán)、2 套滿裝雙列圓柱滾子軸。其配合關(guān)系為：行星輪內(nèi)孔與滿裝雙列圓柱滾子軸承外圈為過盈配合，過盈量為（0.03——0.06）mm，配油環(huán)處在兩列圓柱滾子軸承內(nèi)圈之間，配油環(huán)起著分配兩列軸承潤滑用油及控制行星輪組件軸向游隙作用。行星輪組件軸向游隙設(shè)計(jì)要求范圍值為：（0.4——0.6）mm。行星輪組件裝配完成后，測(cè)量3 個(gè)行星輪組件軸向游隙時(shí)，測(cè)量值結(jié)果分別為： 1.20mm、1.25mm、1.18mm，則3 個(gè)游隙值偏大，不符合設(shè)計(jì)要求。

 

　　3 原因分析

 

　　在圖1 中設(shè)配油環(huán)厚度值為C，行星輪內(nèi)孔臺(tái)階厚度值為H，則易知行星輪組件軸向游隙的保證是由行星輪配油環(huán)厚度值C 得以實(shí)現(xiàn)的，如配油環(huán)厚度值C 小于等于行星輪孔內(nèi)臺(tái)階厚度值C，即C燮H，則行星輪組件軸向游隙為0；如C＞H，則游隙為（C-H）。

 

　　經(jīng)分析造成行星輪組件軸向游隙偏大原因主要有4 個(gè)方面：測(cè)量方式、測(cè)量儀器、裝配工藝和軸承內(nèi)外圈高度差影響。

 

　　3.1 測(cè)量方式

 

　　行星輪組件軸向游隙測(cè)量原理圖，如圖2 所示。測(cè)量方式是由軸承供應(yīng)商建議并推薦，且公司在其它相似結(jié)構(gòu)行星輪組件軸向游隙測(cè)量中成功運(yùn)用，因此可以排除測(cè)量方式帶來的游隙值偏大。
 

 

　　3.2 測(cè)量儀表

 

　　為排除測(cè)量儀表的原因，分別用3 個(gè)百分表測(cè)量3 次，測(cè)量結(jié)果值未發(fā)生顯著變化，因此可以排除測(cè)量儀表帶來的游隙值偏大。

 

　　3.3 裝配工藝

 

　　行星輪組件裝配前如未清理配油環(huán)端面上的高點(diǎn)或異物，則會(huì)造成行星輪組件軸向游隙偏大。針對(duì)裝配工藝原因可能造成游隙值不符合設(shè)計(jì)要求的問題，裝配工藝作了嚴(yán)格的技術(shù)要求，如存在高點(diǎn)或異物則需清理，配油環(huán)配磨后其端面平行度誤差不超過0.02mm。出現(xiàn)問題后，經(jīng)確認(rèn)裝配過程符合裝配工藝技術(shù)要求，因此可以排除裝配原因帶來的游隙值偏大。

 

　　3.4 軸承內(nèi)外圈高度差

 

　　為排除軸承內(nèi)外圈高度差對(duì)行星輪組件軸向游隙的影響，假設(shè)軸承內(nèi)外圈存在Δh 的高度差，如圖3 所示。
 

 

　　由圖1，圖3 分析可知，配油環(huán)最終厚度值C=H+（0.4——0.6）mm是基于軸承內(nèi)外圈高度差很少，即高度差燮0.03mm，否則需要考慮軸承內(nèi)外圈高度差對(duì)配油環(huán)最終厚度值的影響，即對(duì)軸承游隙的影響。軸承結(jié)構(gòu)圖，如圖4 所示。造成軸承內(nèi)外圈高度差的原因有：（1）內(nèi)外圈擋邊厚度不相等（T1≠T2）而寬度相等（B1=B2）或相差不超過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，按圖3 所示方式均能準(zhǔn)確測(cè)量出超過0.03mm 的內(nèi)外圈高度差。

 

　　由表1 可知3 個(gè)行星輪組件中，未考慮軸承內(nèi)外圈高度差時(shí)，理論計(jì)算出行星輪組件軸向游隙最小值應(yīng)為0.52mm，最大值應(yīng)為0.63mm；當(dāng)考慮軸承內(nèi)外圈高度差時(shí)，由式（1）知，行星輪組件軸向游隙值的范圍應(yīng)該為（1.19~1.30）mm，與表1游隙值測(cè)量結(jié)果是吻合的。為使行星輪組件軸向游隙值符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)式（1）將配油環(huán)厚度值減少，減少配油環(huán)厚度值后所對(duì)應(yīng)的游隙值，如表2 所示。
 

 

　　相對(duì)表1 中C1、C2、C3 相應(yīng)減少了0.77mm、0.63mm、0.77mm，游隙值相應(yīng)減少了0.75mm、0.66mm、0.74mm。3 個(gè)行星輪組件軸向游隙值符合設(shè)計(jì)要求，使問題得到了解決。雖然配油環(huán)厚度減少量與相應(yīng)游隙減少量存在（0.01——0.03）mm 的誤差，這是由于測(cè)量過程中的誤差是無法避免的。因此可以得出上述對(duì)游隙值偏大原因分析是完全正確的，即設(shè)計(jì)軸承游隙值時(shí)必須考慮軸承內(nèi)外圈高度差，裝配前須對(duì)每列軸承內(nèi)外圈高度差進(jìn)行測(cè)量。

 

　　5 總結(jié)

 

　　針對(duì)風(fēng)電增速齒輪箱行星輪組件軸向游隙測(cè)量值偏大問題，從游隙測(cè)量方式、測(cè)量儀器、裝配工藝，軸承內(nèi)外圈高度差4個(gè)原因方面作了分析，尤其對(duì)軸承內(nèi)外圈高度差對(duì)游隙影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步推導(dǎo)出了配油環(huán)最終厚度值的計(jì)算公式，并驗(yàn)證了其正確性。軸承具有類型多而使用領(lǐng)域廣泛的特點(diǎn)，在使用軸承時(shí)，盡可能多了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理，以便正確使用，減少不必要的損失，從而提高軸承使用壽命。