[发明专利]风电转盘轴承加速疲劳寿命试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电转盘轴承加速疲劳寿命试验方法。

背景技术

转盘轴承是一种能够同时承受较大的轴向负荷、径向负荷和倾覆力矩等综合载荷，集支承、旋转、传动、固定等多种功能于一身的特殊结构的大型轴承。转盘轴承本身具有结构紧凑、引导旋转方便、安装简便和维护容易等特点，被广泛用于风机、起重运输机械、采掘机、建筑工程机械、港口机械、风力发电、医疗设备、雷达和导弹发射架等大型回转装置上。

转盘轴承有多种失效形式，但大多为滚道疲劳失效，具体表现为滚道点蚀、剥落等，由于转盘轴承在结构、工艺、工况等各方面与普通轴承的巨大差异，普通轴承滚动接触疲劳寿命设计模型、参数等在转盘轴承滚道设计和校核时不能直接套用，在这种情况下用试验的方法来检验转盘轴承滚道疲劳承载能力是合理、可信的。

在风电方面，根据风电转盘轴承的实际工况或客户要求加载并设定实验时间，由于不同风机工况不同，不同客户的具体要求也不尽相同，所以到目前为止还没有统一的实验方法。

风电转盘轴承通常要求在疲劳载荷下运行20年，室内试验不可能按同等工况运行20年，如何在不改变失效机理的前提下加速验证风电转盘轴承滚道疲劳承载能力是否达到要求，是风电转盘轴承制造厂家和风机整机厂家的共同难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术不能快速准确检验风电转盘轴承滚道疲劳承载能力的缺陷，提供一种风电转盘轴承加速疲劳寿命试验方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风电转盘轴承加速疲劳寿命试验方法，所述方法利用了一转盘轴承试验台，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤1、将一转盘轴承装配到所述转盘轴承试验台上；

步骤2、对所述转盘轴承施加一峰值载荷，并以一试验转速转动；

步骤3、达到一试验时间后，停止转动；

步骤4、如果所述峰值载荷对应的谷值载荷小于所述峰值载荷，或者所述峰值载荷和所述谷值载荷的载荷方向相反，直接进入步骤7，否则进入步骤5；

步骤5、对所述转盘轴承施加所述谷值载荷，并以所述试验转速转动；

步骤6、达到所述试验时间后，停止转动；

步骤7、检查所述转盘轴承的滚道，若所述滚道在除软带以外的位置处有剥落，则所述转盘轴承不合格，否则产品合格，试验结束。

较佳的，所述试验时间由公式T=2N/Z/n/60确定，其中T为所述试验时间，单位为小时，Z为所述转盘轴承单排滚珠数目，N为载荷循环次数，n为所述试验转速，单位为转/分钟。

较佳的，所述载荷循环次数根据轴承疲劳载荷谱确定，如果载荷谱未指定载荷循环次数，使用10⁷次。

较佳的，所述试验转速不超过实际工作的最大转速。

本发明的积极进步效果在于：通过本发明的运用，可以准确，快速的检验风电转盘轴承滚道疲劳承载能力。

附图说明

图1为滚动接触疲劳替代接触交变疲劳示意图。

图2为转盘轴承疲劳载荷谱。

图3为转盘轴承承受疲劳载荷示意图。

图4为本发明较佳实施例流程示意图。

具体实施方式

下面列举较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实验前先准备好可以对待试验转盘轴承加载轴向力（Fa）、径向力（Fr）、倾覆力矩（M）复合载荷并驱动转盘轴承的实验台一套；由整机厂家根据IEC61400或Lloyd标准提供的转盘轴承疲劳载荷谱，载荷谱通常如表1、2所示，按等效循环N次计。表1、2中的数据仅为说明示例用，不代表转盘轴承实际疲劳载荷谱。

表1转盘轴承疲劳载荷均值

表2转盘轴承疲劳载荷变化幅值

现在普遍认为转盘轴承设计、校核、分析时应选取m=3行所对应的载荷数据，而表1、2中S-N曲线实际上是指应力——疲劳寿命关系，根据Hertz理论，接触载荷和接触应力之间存在3次方关系，因此转盘轴承滚道疲劳分析时应选取m=9所对应的载荷数据。

选取m=9档的载荷变化幅值，分别计算各载荷分量的峰值载荷和谷值载荷，如图2所示，峰值载荷为载荷均值加一半载荷变化幅值，谷值载荷为载荷均值减一半载荷变化幅值；根据各载荷分量的矢量关系分别计算转盘轴承试验轴向力、径向力、倾覆力矩的峰值和谷值。

从图1-3中可以看出，转盘轴承滚珠对滚道等效于分别在峰值和谷值载荷下分别接触循环N次。