张立柱，赵登利

(山东中车风电有限公司 风电装备研究所，济南 250022)

1 概述

目前国内兆瓦级风电机组主要采用电动变桨方式实现功率控制。变桨轴承安装于叶片与轮毂之间，通过变桨驱动齿轮与变桨轴承内圈齿轮的啮合使叶片绕其轴线旋转，实现桨距角的控制，达到变桨目的。该变桨传动系统属于典型的开式齿轮传动。根据市场应用情况，变桨轴承齿面的主要失效形式为齿面磨损。某1.5 MW机组变桨轴承内齿轮磨损如图1所示，由图可知，轴承齿面轴向和径向均有磨损痕迹，且齿轮齿宽方向上磨损量不均匀，初始啮合位置磨损比较明显，由齿厚测量工具测得其最大磨损量已达0.4 mm。

图1 轴承齿面磨损

变桨轴承内圈齿轮磨损已成为行业普遍现象，且尚无很好的解决方案。因此，结合实际应用情况，从变桨轴承承载、轴承装配、齿面润滑及变桨控制等方面分析齿轮传动的磨损原因，并基于齿轮承载能力分析，研究齿轮可靠度与磨损量的计算关系，以期为提出降低齿面磨损的可行性方案和提高变桨轴承使用寿命提供参考。

2 齿面磨损分析

2.1 变桨轴承受载特性

风电机组正常运行时，叶片根部载荷主要由变桨轴承承担。对于上风向和非大风速失速状态的风电机组，叶片根部所承受的载荷主要有风剪、偏航率等引起的气动载荷和重力、惯性力、陀螺力矩等力学载荷，同时，在变桨轴承工作期间，叶片还要承受来自阵风以及控制机构产生的启动、停车、紧急刹车、变矩和脱网等动作引起的载荷。……