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此前发文中曾经提到过,7MW以上机型传动链采用的双TRB(圆锥滚子轴承)结构是一种强度更好的结构形式,我们今天就来聊聊这种结构形式为什么会是更好的。以前用的什么结构5.X-6.XMW的双馈机型普遍采用三点支撑形式,其主轴承是一个球面滚子轴承(SRB),所以为了显示其与双TRB的区别,通常会被称为单SRB结构形式。由于球面滚子轴承属于调心轴承,除向齿轮箱传递扭矩之外,其他方向的弯矩也会传递给齿轮箱,因此齿轮箱所承受的载荷是非常复杂的。
球面滚子轴承为了解决这个问题,通常会采用一根长主轴来加长齿轮箱端的力臂,进而减小齿轮箱受力。由于5.X-6.XMW机型的齿轮箱是在欧洲经过长期验证的,因此,将这种结构形式搭配成熟齿轮箱在设计上是可行的,也是相对可靠的。
为什么要用双TRB?
当机型发展到7MW以上机型时(包括风轮直径220米级别的机型,下同),5.X-6.XMW齿轮箱已经无法使用,必须继续提高功率,同时提高传动比,国内齿轮箱厂家率先推出了三级行星+一级平行结构(3P1H)的齿轮箱,由于验证时间较短,所以必须搭配使用一个可靠的结构,来保护齿轮箱在不利载荷下安全可靠运行。
在这种情况下,如果传动链继续使用单SRB结构,齿轮箱就会接收到不同方向的复杂的载荷,会大大降低齿轮箱的运行可靠性。因此,必须将单SRB形式换成双TRB形式,在两个轴承内部用主轴串连起来,在轴承外部则用铸造外壳进行包裹。因此,采用双TRB结构形式的显著特点就是在机舱内是看不到旋转主轴的。
在这种情况下,如果主轴受风轮影响向后传递不利的弯矩,主轴和外壳会同时吸收弯矩带来的能量,让齿轮箱只承受纯扭矩,进而给齿轮箱的平稳运行保驾护航。如果举一个生活中的例子,那就是直接用手拿个圆珠笔芯写字,笔芯太软不好受力,装到一个硬的笔管里就成了顺手又好用的圆珠笔了。
必须用双TRB结构?
从严格意义上来说,在风机设计过程中,只要按照设计标准和规范,经过严格的设计/校核,无论哪种结构形式都是没有问题的,所以仅仅从设计/认证角度看,单SRB结构并非完全不可取。但是当前大兆瓦机组的研发设计已经进入了“无人区”,我们还面临着该如何评估当前标准有效性的难题。
尤其是,在样机运行普遍不够充分,甚至存在下线即批量的情况下,单纯的满足标准要求是否能够真正做到风险规避,摸着石头过河也应该摸一些更符合基本认知的石头,而非仅靠下水前看到的岸边的石头来判断怎么过河。
之所以会存在一些采用单SRB结构形式的7MW以上的大机型,主要还是在价格竞争压力下的路线选择,毕竟轴承可以省一个,结构形式和装配工艺也都会更简单,只要能够评估清楚风险,并非完全不可尝试。
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