摘　要：社會經濟的迅速發展離不開化石燃料的支持，但是隨著化石能源逐漸枯竭，開采力度變得越來越困難，國家迫切需要新的能源來補給化石能源的不足。這時，風電能源成為能源補給的Z優選擇，其不僅能彌補化石能源所造成的環境污染問題，且在價格上、能源安全上都能滿足國家相關需求。風電機組能將自然風電轉換為人們所需要的能源，其技術的關鍵在于風輪（輪轂和葉片組成），而風輪軸（主軸）作為風輪的重要組成部分，其軸承密封性的好壞將影響風電機組運行。本文主要分析風輪軸（主軸）的軸承橡膠密封。
　　關鍵詞：風電機組；主軸軸承；橡膠密封
　　據2016年的“中石油報告”顯示，我國石油的需求量每年以2%的速率增長，11年后將增至6.7億噸；我國天然氣的需求量到2050年將增至7100億平方米。但是我國的石油產量和天然氣產量分別將在2030年和2035年見頂，之后的能源供給主要依靠進口。在這樣的情況下，綠色環保的風電能源就受到了國家重視。風電機組能將自然風電轉換為風電能源，而實現風能到機械能轉換的關鍵部件是風輪。輪轂和葉片組成風輪，風輪軸（主軸）固定風輪位置，在支撐風輪重量的同時，起著保障風輪正常運轉，將力矩傳遞給增速器的作用。
　　由此看出，風輪軸（主軸）在風電機組中占有十分重要的位置，其軸承良好的使用會直接影響整個風電機組的正常運行。而風輪軸（主軸）軸承的工作條件是在良好的潤滑系統里，因此，為了保證風輪軸（主軸）軸承工作條件的良好性，必須對風輪軸（主軸）軸承進行合理密封。據調查顯示，在我國的風電行業中，大部分廠商對風輪軸（主軸）軸承的密封都是采用的橡膠密封。在本文中，筆者將從風輪軸（主軸）軸承橡膠密封的膠料特性出發，進一步分析研究風電機組的風輪軸（主軸）軸承橡膠密封。
　　1、風輪軸（主軸）軸承橡膠密封的膠料分析
　　夾布油封對風輪軸（主軸）軸承有著良好的密封性，大部分風電機組生產廠商都是使用的夾布油封。橡膠作為夾布油封的唇口材料，在溫度和壓力一定的情況下，不同的橡膠材料對流體介質有不同程度的敏感。但是把它們浸潤在潤滑脂時，受分子與分子間的引力影響，橡膠在充滿潤滑脂的同時，還會硫化橡膠中的其它物質，并將其析出，比如：增塑劑、防老劑以及硫化促進劑等等。當析出的油的可溶成分小于滲入的油時，橡膠就會膨脹，而當析出的油的可溶成分大于滲入的油時，橡膠就會收縮。
　　據調查顯示，我國目前大部分風輪軸（主軸）軸承在進行夾布油封時，其介質大都為MOBIL SHC460WT和KLUB ERBEM41-141油脂。且風輪軸（主軸）軸承的工作環境十分惡劣，比如臭氧、沙塵、低溫等等。長此以往，不僅會影響風輪軸（主軸）軸承的使用壽命，還會影響整個風電機組的正常運行。因此，為了Z大限度的延長風輪軸（主軸）軸承的使用，夾布油封的唇口需選用合理的橡膠材料。比如：進口的風輪軸（主軸）瑞士SKF選用的橡膠為AU（聚氨酯橡膠）、進口的英國JAMES WALKER選用的橡膠為NBR（丁腈橡膠）、國內的廣研選用的橡膠也為NBR（丁腈橡膠）、進口的日本NOK選用的橡膠為HNBR（氫化丁腈橡膠）。
　　由此看出，在風電行業中，大部分風電機組生產廠商在進行夾布油封時，所使用的橡膠品種主要分為三種，一種是AU（聚氨酯橡膠），這種橡膠材料的拉伸強度較高，在臭氧的環境下也能很好的工作，且具有較強的抗老化和耐油性能，其耐磨程度是所有橡膠品種之中Z好的一種。但是，它的耐水性、耐溫性卻是Z差的，比如：當溫度過高時，它會更快的水解。因此，它的使用溫度一般為-20攝氏度至+80攝氏度之間；一種是NBR（丁腈橡膠），這種橡膠材料的耐溫程度一般，包括高溫和低溫，其耐腐蝕性、臭氧性以及耐磨性都屬于中等程度，但是它的耐油性卻是Z好的，使用的溫度一般為-45攝氏度至+100攝氏度之間；一種是HNBR（氫化丁腈橡膠），這種橡膠材料屬于高度飽和的一種橡膠，它與AU（聚氨酯橡膠）一樣都能在臭氧的環境下工作，并且耐油、耐低溫、耐磨，但是價格十分昂貴，它的使用溫度一般為-50攝氏度至+120攝氏度。
　　2、影響風輪軸（主軸）橡膠密封的因素分析
　　據調查顯示，大部分的風電機組廠商在進行風輪軸（主軸）密封時選用的夾布油封形式一般為主副唇形式（如圖1）。因為在實際的風輪軸（主軸）運行時，可能產生的Z大不同心度為1.5mm，這種夾布油封形式隨動性良好，會對風輪軸（主軸）形成一定的固緊力，補償因心度的不同所造成的密封性瞬間失效。總之，影響風輪軸（主軸）橡膠密封的因素主要分為三種，分別是在過盈量大小，即沒有安裝彈簧時，唇口直徑和軸徑的差值、腰部的厚度以及風輪軸（主軸）軸承套表面的粗糙程度。 圖1 主副唇夾布油封結構
　　首先，風電機組廠商在設計過盈量大小時，需要根據所選橡膠品種彈性的恢復速度和風輪軸（主軸）的幾何精度進行設計，因為如果風輪軸（主軸）的幾何精度相對較差，可以通過減少過盈量來達到提高風輪軸（主軸）橡膠密封力的效果，一般情況下，唇口過盈量和風輪軸（主軸）軸徑呈正比關系。其次，還要注意腰部厚度的設計，風電機組廠商在設計腰部厚度時，要根據徑向力的大小來進行設計。因為腰部的厚度與唇口對軸跟隨性有直接關系。比如：當腰部過厚時，唇口對軸的跟隨性就會下降，容易引起泄漏，嚴重情況下還會讓風電機組無法正常運行。當腰部過薄時，雖然唇口對軸跟隨性較好，但是腰部卻容易凸出變形。因此，可以適當的增加腰部厚度來提高唇口與軸接觸時的穩定性。
　　Z后，還要注意風輪軸（主軸）軸承套的表面粗糙度，因為風輪軸（主軸）軸承套的表面粗糙度不僅會影響風輪軸（主軸）軸承的油封性能，還會影響風輪軸（主軸）軸承的使用壽命。比如：當風輪軸（主軸）軸承套的表面粗糙度過低時，油容易溢出，引起油封唇口發熱，嚴重情況下還會讓油封唇口燒化。當風輪軸（主軸）軸承套的表面粗糙度過高時，風輪軸（主軸）軸承在運轉過程中會刮傷油封唇口，增大摩擦力矩，從而造成油的泄漏。因此，為了保障良好的油封密封性能，風電機組廠商在設計風輪軸（主軸）軸承套的表面粗糙度時，要選擇合理的風輪軸（主軸）軸承套表面粗糙度。
　　結束語：
　　綜上所述，受社會經濟等各方面因素影響，國家加大了對風電能源的開發，風電機組能將自然風電轉換為人們所需要的風電能源。其中，風輪軸（主軸）軸承作為保障風電機組正常運行的關鍵所在，為了延長風輪軸（主軸）軸承的使用壽命，需保證風輪軸（主軸）軸承擁有良好的密封性。我國目前在進行風輪軸（主軸）軸承橡膠密封時，所采用的橡膠品種主要有AU（聚氨酯橡膠）、NBR（丁腈橡膠）HNBR（氫化丁腈橡膠）三種，風電機組廠商在進行風輪軸（主軸）軸承橡膠密封時需根據實際情況，選用合適的橡膠品種。除此之外，還要注意設計參數。
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