轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)属于(yu)风(feng)电(dian)(dian)(dian)机组(zu)不可或缺的(de)核心零部件(jian),风(feng)电(dian)(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)的(de)范围涉及从叶片、主轴(zhou)(zhou)(zhou)和(he)(he)偏航所用的(de)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng),到齿轮(lun)箱和(he)(he)发(fa)电(dian)(dian)(dian)机中所用的(de)高速轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。一般而言,风(feng)电(dian)(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)主要包括变桨轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(pitchbearings)、主轴(zhou)(zhou)(zhou)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(mainshaftbearings)、偏航轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(yawbearings)、增速器轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(gearboxbearing)和(he)(he)发(fa)电(dian)(dian)(dian)机轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)等(generatoxbearing),示意(yi)图(tu)如(ru)下。由于(yu)风(feng)电(dian)(dian)(dian)机组(zu)的(de)恶(e)劣运行工况和(he)(he)长(zhang)寿命、高可靠性的(de)使用要求(qiu),使风(feng)电(dian)(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)具(ju)有(you)极(ji)高的(de)技(ji)术(shu)复杂度,是公认(ren)的(de)国产化难度最大(da)的(de)部件(jian)之一。称为(wei)“电腐(fu)蚀(shi)”的损坏可能发(fa)生在发(fa)电机中使(shi)用(yong)的轴承(cheng)上,由于(yu)旋(xuan)转过程中轴承(cheng)内(nei)部流动的电流,会产生火(huo)花,使接(jie)触(chu)区(qu)域的表面熔(rong)化(hua),为(wei)了避免这(zhei)种(zhong)情况,为(wei)了(le)避免这种情(qing)况,采(cai)用了(le)在滚珠(滚动体(ti))中使用绝缘(yuan)性能优异的(de)(de)陶瓷(氮化硅)的(de)(de)绝缘(yuan)陶瓷轴承(没有特(te)殊说明的情况下本文指(zhi)的是混合轴(zhou)承)。
风(feng)力发(fa)电机(ji)的各种轴承(cheng)
从较新的(de)(de)风(feng)(feng)(feng)机(ji)报(bao)价情况来看(kan),陆上风(feng)(feng)(feng)电机(ji)组(zu)(zu)价格(ge)已(yi)经(jing)下(xia)降(jiang)(jiang)到1800-1900元/kW左右,平价海上风(feng)(feng)(feng)电机(ji)组(zu)(zu)价格(ge)也已(yi)经(jing)降(jiang)(jiang)到4000元/kW以(yi)下(xia),风(feng)(feng)(feng)机(ji)组(zu)(zu)件(jian)价格(ge)下(xia)降(jiang)(jiang)让当前风(feng)(feng)(feng)电行业面临(lin)巨大的(de)(de)压力,需要通过(guo)改进(jin)风(feng)(feng)(feng)电机(ji)组(zu)(zu)的(de)(de)设计、提升性(xing)(xing)能(neng)和可(ke)靠性(xing)(xing)的(de)(de)同(tong)时(shi)降(jiang)(jiang)低维(wei)护(hu)成(cheng)本(ben),并(bing)节省每(mei)兆(zhao)瓦时(shi)的(de)(de)成(cheng)本(ben)。风(feng)(feng)(feng)电机(ji)组(zu)(zu)运(yun)营商必须确保(bao)其(qi)设备尽可(ke)能(neng)长(zhang)(zhang)时(shi)间地保(bao)持运(yun)转。由于经(jing)常在恶劣的(de)(de)条件(jian)(在海上,在气候寒(han)冷或偏远的(de)(de)地区)下(xia)运(yun)行,风(feng)(feng)(feng)机(ji)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)和可(ke)靠性(xing)(xing)受到挑战。同(tong)时(shi)还面临(lin)维(wei)修(xiu)成(cheng)本(ben)高(gao),更换部件(jian)的(de)(de)交货时(shi)间长(zhang)(zhang)等问(wen)题。随着塔架(jia)高(gao)度(du)、叶(ye)片长(zhang)(zhang)度(du)和发电机(ji)尺寸和负荷不(bu)断增加,考虑(lv)到风(feng)(feng)(feng)塔的(de)(de)高(gao)度(du)和位置,风(feng)(feng)(feng)机(ji)的(de)(de)维(wei)护(hu)成(cheng)本(ben)很高(gao)。球轴承优秀的绝缘能力(li)及耐磨耐久(jiu)性和(he)承载能力(li),为满足这(zhei)些要求带来了有(you)效的解决方案,采用具有(you)更高使用寿命的氮化(hua)硅球进一步降(jiang)低(di)了不定期维护的风险。行(xing)业上(shang),风力(li)发(fa)电设备通(tong)常需(xu)要 20 年或更长时间的设(she)计使(shi)用(yong)寿命和免维护的可靠(kao)性。
日本KOYO(JTEKT)风力发电-氮化硅混合轴承
(PS:2022年4月KOYO,TOYODA,JTEKT,捷太格特集团(tuan)旗(qi)下所有事业已统一(yi)为JTEKT)
类似的(de),混合陶瓷轴承(cheng)在(zai)新能源汽(qi)车(che)的(de)发(fa)(fa)动机上(shang)也(ye)得到(dao)了应用(绝缘的(de)氮化硅可以(yi)在(zai)各类发(fa)(fa)电机轴承(cheng)中起(qi)到(dao)减少电流(liu)腐蚀(shi)的(de)作用)。新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)(che)对汽(qi)车(che)(che)(che)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)提出了更(geng)多(duo)新(xin)要(yao)求,首(shou)先电(dian)(dian)机(ji)(ji)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)相(xiang)比(bi)传统轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)转(zhuan)速高,需(xu)要(yao)密度更(geng)低、相(xiang)对更(geng)耐磨(mo)的(de)材料;同时(shi)由于电(dian)(dian)机(ji)(ji)的(de)交变电(dian)(dian)流引起周(zhou)围电(dian)(dian)磁场变化,需(xu)要(yao)更(geng)好(hao)的(de)绝缘性(xing)减(jian)小轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)放(fang)电(dian)(dian)产(chan)生的(de)电(dian)(dian)腐蚀(shi);第(di)三(san),要(yao)求轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)球表面更(geng)光滑,较少(shao)磨(mo)损。而(er)这些特性(xing)都是陶(tao)(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)特长。从几乎没有陶(tao)(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)在汽(qi)车(che)(che)(che)上使用,到2020年新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)(che)中5%的(de)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)已经被陶(tao)(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)取(qu)代,在新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)(che)(che)领域(yu),陶(tao)(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)取(qu)代钢球轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)已经是一种趋势。特斯拉采(cai)用的(de)电(dian)(dian)机(ji)(ji)中输出轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)采(cai)用的(de)是SKF设计(ji)的(de)氮化硅混合(he)陶(tao)(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng);奥迪ATA250电(dian)(dian)机(ji)(ji)位于内部的(de)2个转(zhuan)子轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)采(cai)用陶(tao)(tao)(tao)瓷材质制成。
氮化硅滚子混合(he)轴承(cheng)。
混(hun)(hun)合陶瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)的(de)全部优(you)点(dian)在(zai)变频驱动装置(zhi)上得到了(le)充分体(ti)现,这(zhei)种装置(zhi)用(yong)于(yu)对(dui)泵、牵引电(dian)机等旋转设备进行(xing)优(you)化控制。由(you)于(yu)采用(yong)脉(mai)冲宽度调(diao)制技(ji)术,会产(chan)生有(you)害的(de)高(gao)频电(dian)流,当电(dian)流通过(guo)(guo)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)时,可能会对(dui)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)内外(wai)圈(quan)、滚动体(ti)造成损伤,并影响润滑(hua)剂的(de)性能。轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)振动加剧只是(shi)危(wei)害最小的(de)后果,更有(you)甚者,电(dian)腐蚀(shi)可能会大(da)大(da)缩短轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)和润滑(hua)剂的(de)使用(yong)寿(shou)命。使用(yong)混(hun)(hun)合陶瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng),令(ling)这(zhei)一问(wen)题迎刃而解。氮化硅(gui)是(shi)一种电(dian)绝(jue)缘(yuan)体(ti),可以阻止电(dian)流在(zai)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)内外(wai)圈(quan)之间(jian)通过(guo)(guo),甚至可以绝(jue)缘(yuan)极高(gao)频率的(de)电(dian)流,从而完全避免(mian)了(le)由(you)此产(chan)生的(de)轴(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)失(shi)效(xiao)。
预(yu)(yu)计(不(bu)知道是哪个组织)2025年(nian),全球(qiu)新(xin)能源汽车领(ling)域(yu)陶瓷球(qiu)市场空间将接近40亿(yi)元,2030年(nian)将接近200亿(yi)元;预(yu)(yu)计2025年(nian)国(guo)内新(xin)能源汽车领(ling)域(yu)陶瓷球(qiu)市场空间将接近13亿(yi)元,2030年(nian)将超过(guo)100亿(yi)元。
CoorsTek认为陶瓷轴承最适(shi)合电动汽车
陶瓷(ci)轴承球有哪些玩(wan)家?
高(gao)端(duan)陶(tao)瓷(ci)(ci)球(qiu)(qiu)一般需要同时实(shi)现三个关键技(ji)(ji)术(shu)指(zhi)标,高(gao)精(jing)度(du)(加(jia)工(gong)技(ji)(ji)术(shu)、G5以及更高(gao))、长(zhang)疲(pi)(pi)劳寿命(陶(tao)瓷(ci)(ci)技(ji)(ji)术(shu))、好的表面(mian)质量(通常是(shi)几(ji)百倍下没有(you)任(ren)何微观缺陷)。要解(jie)决这(zhei)三个问题,需要有(you)优质的原料、稳定(ding)先(xian)进的陶(tao)瓷(ci)(ci)制作工(gong)艺和(he)陶(tao)瓷(ci)(ci)球(qiu)(qiu)加(jia)工(gong)技(ji)(ji)术(shu)。行业(ye)现状是(shi)上游高(gao)纯粉末制备技(ji)(ji)术(shu)被(bei)UBE(宇部兴产(chan))等国外企业(ye)长(zhang)期掌控,长(zhang)疲(pi)(pi)劳寿命陶(tao)瓷(ci)(ci)球(qiu)(qiu)毛坯(pi)主要是(shi)COORSTEK和(he)Toshiba主导,陶(tao)瓷(ci)(ci)球(qiu)(qiu)加(jia)工(gong)主要是(shi)ASK、椿中岛、等日(ri)系企业(ye)。COORSTEK、ASK等国外企业(ye)可达到G3精(jing)度(du)(较G5等级更高(gao))且有(you)非常好的表面(mian)质量。目前,轴(zhou)承产(chan)品高(gao)端(duan)市场依(yi)旧被(bei)瑞典SKF、德国Schaeffler、日(ri)本(ben)NSK、日(ri)本(ben)JTEKT、日(ri)本(ben)NTN、日(ri)本(ben)NMB、日(ri)本(ben)NACHI、美国TIMKEN这(zhei)“四国八企”所垄断。
更多应(ying)用(yong)
当然,如(ru)上陶瓷轴承(cheng)受人关注(zhu)的(de)(de)领域(yu)可不止如(ru)上两(liang)个(ge)。氮化(hua)硅具(ju)有优(you)秀绝缘(yuan)能力,机(ji)械(xie)性能,较低的(de)(de)热(re)膨(peng)胀,高刚(gang)度(du)、耐磨性及低密(mi)度(du)特性外(氮化(hua)硅的(de)(de)密(mi)度(du)不到钢的(de)(de)一半,减少(shao)了轴承(cheng)旋转时的(de)(de)离心力,从而提高了运行(xing)速(su)度(du),也用于高速(su)轴承(cheng))及非磁特性使它在许多(duo)领域(yu)都非常(chang)吃香。
1、带磁(ci)医(yi)疗诊断设备及半(ban)导体(ti)装备
氮化硅(gui)的非磁(ci)性(xing)(xing)特性(xing)(xing)也使(shi)作(zuo)为磁(ci)场(chang)作(zuo)用(yong)下应用(yong)的理想材料,在这些应用(yong)中使(shi)用(yong)钢(gang)球可(ke)能会干扰(rao)磁(ci)场(chang)或影响旋转扭矩(ju)。氮化硅(gui)球轴(zhou)承(cheng)是半导体制造设(she)备(bei)和存在磁(ci)场(chang)的医疗诊断设(she)备(bei)的理想选择。
2、高速(su)轴承
氮(dan)化(hua)硅球(qiu)(qiu)轴(zhou)承由于其高速和低(di)润滑条件而被应用于半导体制(zhi)(zhi)造(zao)设(she)备中。与(yu)使(shi)用钢球(qiu)(qiu)相比,在轴(zhou)承中使(shi)用氮(dan)化(hua)硅球(qiu)(qiu)可(ke)使(shi)轴(zhou)承寿命提高50%或更多。通(tong)过降(jiang)低(di)更换频率和维护(hu)成(cheng)本,可(ke)以降(jiang)低(di)制(zhi)(zhi)造(zao)过程的(de)总生命周期成(cheng)本。
3、高端自行车
通(tong)过在自行车轮毂(gu)(底(di)部支架)上(shang)使用氮(dan)化硅球,可以减少摩擦、减轻(qing)重量(liang)并延长轴承(cheng)寿命。相关新闻资(zi)讯阅读:
粉体圈编辑:Alpha
本文为粉体圈原创(chuang)作品,未(wei)经许可,不(bu)得(de)转载(zai),也(ye)不(bu)得(de)歪曲(qu)、篡改或(huo)复(fu)制本文内容,否则本公司将(jiang)依法(fa)追究法(fa)律责任。