风力发电机组轴承应用技术
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作者王勇 赵明 编著
出版社机械工业
ISBN9787111728436
出版时间2023-05
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定价125元
货号31769674
上书时间2024-06-27
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作者简介
王勇1976年7月出生，毕业于沈阳工业大学电机电器及控制专业，上海交通大学MBA硕士研究生。初从事低速永磁曳引机研发，后转入轴承领域，曾在SKF、NTN等公司从事市场、应用技术、培训等工作二十余年。目前从事旋转设备故障诊断与分析、工业数宇化、智能化及算法相关工作。在《电机控制与应用》杂志开设轴承技术专栏两年，连续发表8篇文章。后合著出版《滚动轴承使用常识》《电机轴承应用技术》《电机轴承故障诊断与分析》《齿轮箱轴承应用技术》等轴承应用技术著作。2020年开始开设“轴承问题终结者”公众号。赵朋1981年8月出生，毕业于华东理工大学机械设计及自动化专业。从事轴承的应用技术支持、产品管理和工程咨询服务等工作十余年。曾就职于SKF等公司。技术应用行业涉及电机、齿轮箱、风力发电机等轴承应用领域。具有丰富的轴承应用知识和实践经验，尤其擅长复杂领域的轴承校核计算和故障诊断。中国设备管理协会特聘专家，高级培训讲师。目前从事工业旋转设备故障诊断的大数据解决方案研究、工业数字化智能化研究工作。合著出版《电机轴承应用技术》《电机轴承故障诊断与分析》。《轴承问题终结者》公众号作者之
目录
序 前言第一篇概述第一章风力发电机组概述2第一节风力发电机组的功能及作用2一、风力发电机组中的各个组成部件3二、风力发电机组的设计类型与发展方向7第二节风力发电机的发展趋势9一、单机容量的不断增大9二、风力发电从陆地向海面拓展9三、新方案和新技术的不断使用10第二章轴承概述11第一节轴承与摩擦11一、轴承的历史11二、摩擦与轴承的摩擦方式12第二节轴承分类13一、按轴承的尺寸大小分类13二、按承受载荷方向、公称接触角及滚动体形状分类13三、按轴承的结构或公称接触角分类14四、几种特殊工况下使用的轴承15第三节滚动轴承的基本结构、组成部件以及各部位的名称15一、常用系列部件及各部位的名称16二、密封装置17三、保持架17四、滚动体18第四节滚动轴承代号18一、代号的三个部分名称及包含的内容18二、轴承基本代号和所包含的内容19三、轴承后置代号及其含义23四、常用轴承代号速记图26第二篇滚动轴承应用技术第三章滚动轴承基本特性28第一节轴承的温度28一、轴承内部的摩擦与发热28二、轴承许用温度范围30第二节轴承的转速能力33一、轴承的转速额定值33二、轴承热参考转速33三、轴承机械极限转速38四、轴承热参考转速与机械极限转速之间的关系38五、影响轴承转速能力的因素及其注意事项39第三节轴承的负荷能力43一、轴承承载负荷方向43二、轴承承载负荷大小44三、轴承的额定负荷44第四节轴承的保持架45一、保持架的材质46二、保持架的加工、组装方式46三、保持架的不同引导方式47第五节轴承的游隙47一、游隙的概念47二、工作游隙及其计算48三、游隙选择的一般原则49第四章风力发电机组常用轴承介绍52第一节深沟球轴承52一、深沟球轴承负荷能力52二、深沟球轴承的转速能力53三、深沟球轴承的密封形式53第二节圆柱滚子轴承56一、圆柱滚子轴承的不同结构56二、圆柱滚子轴承的负荷能力57三、圆柱滚子轴承的转速能力58四、圆柱滚子轴承常见后缀58第三节角接触球轴承59一、角接触球轴承的负荷能力60二、角接触球轴承的配对使用60三、角接触球轴承的速度性能61四、角接触球轴承常见后缀61第四节圆锥滚子轴承62一、圆锥滚子轴承的负荷能力63二、圆锥滚子轴承常见后缀64第五节调心滚子轴承65一、调心滚子轴承的负荷能力65二、调心滚子轴承常见后缀66第五章轴系统中的轴承配置与实现67第一节旋转机械中轴承的作用以及基本配置方式67一、旋转设备中轴承的基本作用67二、轴系统轴承配置基本方式68第二节轴承定位与非定位的实现70一、定位轴承与非定位轴承的选择70二、轴承定位与非定位的实现71三、交叉定位方式的实现72第三节轴系统的公差与配合选择73一、轴承公差配合选择的机理分析74二、轴承系统公差配合选择的原则76第六章轴承选型基本校核计算79第一节轴承校核计算基本概念79一、电机轴承选型校核计算应包含的内容79二、轴承的疲劳与轴承寿命80三、L10 寿命的概念81四、滚动轴承疲劳寿命应用的限制及原则82五、滚动轴承寿命校核的流程和本质含义84第二节轴承受力与当量负荷计算85一、轴系统中轴承的受力计算85二、轴承当量负荷的计算86第三节轴承基本额定寿命校核计算与调整寿命92一、轴承基本额定寿命计算92二、轴承基本额定寿命的调整93三、变化工作条件下的寿命计算97第四节轴承静态安全系数计算97第五节轴承最小负荷计算99一、轴承最小负荷计算的概念和意义99二、轴承最小负荷计算方法99第六节轴承的摩擦及冷却计算101第七节轴承的工作游隙计算103第七章轴承润滑技术105第一节轴承润滑基本知识105一、轴承润滑设计概述105二、润滑脂的主要性能指标和检测方法106第二节润滑的基本原理109一、润滑的基本状态与油膜的形成机理109二、润滑剂工作条件与油膜形成的关系110三、轴承润滑与温度、转速、负荷的关系112四、不同润滑脂的兼容性113第三节轴承润滑的选择115一、轴承润滑脂的选择115二、轴承润滑油黏度（润滑脂基础油黏度）的选择115三、极压添加剂的使用118第四节轴承润滑寿命及润滑基本方法118一、润滑脂润滑118二、油润滑122第五节轴承的润滑维护124一、轴承润滑供给的检查125二、运行中轴承润滑剂质量劣化检查126第八章轴承储运、安装与拆卸128第一节轴承的存储和运输128一、轴承的存储128二、轴承的防锈129三、轴承的运输129第二节常用轴承的安装准备129一、轴承装配的环境要求129二、装配前的检查130三、轴承的清洗130第三节常用轴承的安装方法133一、冷安装133二、热安装133三、圆锥内孔轴承的安装134四、推力轴承的安装136五、分体式径向轴承的安装与检查136第四节轴承安装后的检查137第五节轴承的拆卸139一、冷拆卸139二、加热拆卸140第九章轴承振动监测与分析142第一节轴承的振动142一、负荷区滚动体交替带来的振动142二、滚动体与保持架碰撞引发的振动143三、滚动体与滚道碰撞引发的振动144四、轴承内部加工偏差带来的振动144五、润滑引起的振动145第二节轴承振动监测与分析概述145一、振动基本概念145二、振动信号分析中的傅里叶变换147三、振动频谱分析方法148第三节轴承振动的时域分析148一、设备运行的“浴盆曲线”149二、轴承运行时振动的时域表现150三、轴承时域分析基本方法152第四节轴承振动的频域分析153一、轴承振动的频域表现153二、轴承振动频域分析的实施方法（频谱分析方法）154三、振动频域分析的其他应用157第十章轴承失效分析技术158第一节轴承失效分析概述158一、轴承失效分析的概念158二、齿轮箱轴承失效分析的基础和依据（标准）159三、轴承失效分析的限制160第二节轴承接触轨迹分析162一、轴承接触轨迹（旋转轨迹、负荷痕迹）的定义162二、轴承接触轨迹分析的意义162三、轴承正常的接触轨迹163四、轴承的非正常接触轨迹166第三节轴承失效类型及其机理168一、概述168二、疲劳169三、磨损174四、腐蚀177五、电蚀181六、塑性变形183七、断裂和开裂185第三篇风力发电机组齿轮箱轴承应用第十一章风力发电机组齿轮箱作用及特点188第一节风力发电机组齿轮箱的设计188第二节风力发电机组齿轮箱的作用及特点191一、风力发电机组中齿轮箱的作用191二、风力发电机组中齿轮箱的特点191第十二章风力发电机组齿轮箱常用轴承及轴承配置193第一节风力发电机组齿轮箱里的行星轮193一、行星轮简介193二、风力发电机组齿轮箱的设计195三、风力发电机行星轮上各个部件的轴承配置197第二节平行轴里的轴承配置218一、低速平行轴轴承配置218二、中速平行轴轴承配置219三、高速平行轴（输出轴）轴承配置221四、一种特殊的轴承222第三节风力发电机组齿轮箱轴承的特殊要求222一、风力发电机组齿轮箱轴承材质的特殊要求223二、风力发电机组齿轮箱轴承选型的特殊要求223第十三章风力发电机组齿轮箱的轴承使用与校核225第一节风力发电机组齿轮箱轴承的润滑225一、风力发电机组齿轮箱轴承润滑油过滤系统225二、风力发电机组齿轮箱轴承的润滑温度226第二节风力发电机组齿轮箱轴承配合227一、风力发电机组齿轮箱轴承的一般公差配合选择227二、行星小齿轮轴承的公差配合选择227三、齿轮箱轴和轴承室的形状位置公差、表面粗糙度推荐228第三节风力发电机组齿轮箱轴承校核方法229一、风力发电机组齿轮箱轴承的寿命校核原理229二、风力发电机组齿轮箱轴承的寿命校核计算232第四篇风力发电机组中的发电机轴承应用技术第十四章发电机的作用与特点236第一节发电机的基本结构与轴承的作用236第二节风力发电机组中的电机特点237一、工作环境恶劣237二、功率大、安装特殊237三、维护困难238四、寿命及可靠性要求高238五、噪声要求严格238第三节发电机轴承的应用238第十五章发电机轴承选型与常用配置240第一节发电机轴承受力分析与常用轴承类型240一、发电机轴系统受力分析240二、发电机常用轴承类型242第二节发电机轴承常用配置242一、双深沟球轴承结构243二、两柱一球结构243三、风力发电机轴承配置的一些细节问题244四、轴承预负荷的计算与设置244第十六章发电机轴承基本校核计算、润滑与维护247第一节发电机轴承的基本校核计算247一、风力发电机轴承许用空间的确定247二、风力发电机轴承尺寸（负荷能力）下限247三、风力发电机轴承尺寸（负荷能力）上限248四、发电机轴承的安全系数校核249五、发电机轴承游隙的选择和计算249六、发电机轴承的其他计算249第二节发电机轴承的润滑与维护250一、发电机轴承的润滑250二、风力发电机轴承的润滑油路设计250三、发电机轴承的补充润滑与维护252第十七章发电机轴承的典型故障255第一节运输、储运损伤255一、发电机储运损伤的故障机理及表现255二、发电机轴承储运损伤的诊断与改进建议256第二节发电机轴承的电蚀问题257一、发电机轴承过电流的机理及表现257二、电机轴承过电流、过电压的处理和改进建议261第三节啸叫声问题263一、发电机轴承啸叫声的故障机理及表现263二、发电机轴承啸叫声的改进建议264第五篇风力发电机组主轴轴承应用第十八章风力发电机组主轴轴承的作用、特点及常用轴承268第一节风力发电机组主轴轴承的作用268一、主轴轴承的作用268二、主轴轴承的承载269第二节风力发电机组主轴轴承工况特点269一、工作环境温度变化范围大269二、污染严重270三、轴径大、转速低、负荷大270四、影响因素多270第十九章风力发电机组主轴轴承常用配置272第一节双馈式风力发电机组主轴轴承布置272一、双馈式风力发电机组主轴四点支撑的布置方式272二、双馈式风力发电机组主轴三点支撑的布置方式276第二节直驱式风力发电机组主轴轴承布置279一、直驱式风力发电机组轴承的受力279二、直驱式风力发电机主轴轴承布置方式279第三节半直驱式风力发电机组主轴轴承布置288第六篇风力发电机组轴承的智能监测与诊断技术第二十章风力发电机组轴承智能监测与诊断294第一节风力发电机组轴承运维概述295一、风力发电机组轴承的“运”和“维”295二、设备维护的基本策略296三、风力发电机组设备故障评估298四、基于风力发电机组运维记录的动态运维决策299第二节轴承智能监测与诊断的实践301一、轴承状态监测与故障诊断301二、轴承智能化状态监测与故障诊断的四个环节303三、轴承智能监测与诊断系统的基本设计和实施流程306四、搭建轴承智能状态监测与诊断系统的能力需求308第三节风力发电机组轴承智能监测与诊断基本流程与方法308一、风力发电机组轴承系统的物理实体建模309二、风力发电机组轴承系统的分析建模314第二十一章风力发电机组轴承状态监测及数据分析319第一节风力发电机组轴承系统振动信号处理319一、振动信号的采样320二、振动信号的滤波321第二节风力发电机组轴承振动信号的数据分析326一、轴承振动数据的时域处理与分析326二、轴承振动数据的频域处理与分析333三、轴承振动数据的时频域分析337四、风力发电机组轴承振动的特征选择338第二十二章风力发电机组轴承的智能健康评估与识别模型340第一节基于健康基准的 PHM 方法340第二节基于工况相关性的动态阈值法342第三节基于 3s 的动态阈值法344 一、轴承系统工况稳定的情况344二、轴承系统工况不稳定的情况344三、基于 3s 的动态阈值法判别传感器数据质量345第四节设备健康状态智能评估与识别347一、设备健康状态智能评估与识别的基本方法和过程347二、基于健康特征相似性的健康度评估349三、基于振动特征的设备健康状态智能识别353四、基于风力发电机组轴承振动特征相似性的轴承运行状态评估与识别案例357附录359附录 1电机轴承故障对照表（GB/T 24611—2020/ISO 15243 ：2017） 359附录 2深沟球轴承的径向游隙（GB/T 4604.1—2012）360附录 3圆柱滚子轴承的径向游隙（GB/T 4604.1—2012）360附录 4开启式深沟球轴承（60000 型）的极限转速值361附录 5带防尘盖的深沟球轴承（60000 － Z 型和 60000 － 2Z 型）的极限转速值361附录 6带密封圈的深沟球轴承（60000 － RS 型、2RS 型、RZ 型、2RZ 型）的极限转速值362附录 7内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承（NU0000 型、NJ0000 型、NUP0000 型、N0000 型、NF0000 型）的极限转速值362附录 8单列圆锥滚子轴承（30000 型）的极限转速值362附录 9单向推力球轴承（510000 型）的极限转速值363附录 10单向推力圆柱滚子轴承（80000 型）的极限转速值363附录 11单列角接触轴承（70000C 型、70000AC 型、70000B 型）的极限转速值363附录 12ISO 公差等级尺寸规则364附录 13深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表364附录 14带防尘盖的深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表365附录 15带骨架密封圈的深沟球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表 367附录 16内圈无挡边的圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表 368附录 17外圈无挡边的圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表 369附录 18单向推力球轴承新老标准型号及基本尺寸对比表375附录 19推力圆柱滚子轴承新老标准型号及基本尺寸对比表376附录 20我国和国外主要轴承生产厂电机常用滚动轴承型号对比表（内径≥ 10mm）376附录 21径向轴承（圆锥滚子轴承除外）内环尺寸公差表 377附录 22径向轴承（圆锥滚子轴承除外）外环尺寸公差表 378附录 23径向轴承（圆锥滚子轴承除外）内外圈厚度尺寸公差表 378附录 24Y（IP44）系列三相异步电动机现用和曾用轴承牌号378附录 25Y2（IP54）系列三相步电动机现用和曾用轴承牌号 379附录 26滚动轴承国家标准 380附录 27滚动轴承行业标准 381参考文献382
内容摘要
本书介绍了风力发电机组中常用的滚动轴承应用技术。书中的内容首先对风力发电机组和轴承做了简单介绍，然后从常见的滚动轴承入手，介绍了轴承通用的基本性能、轴承配置原则、基本选型校核计算、轴承润滑技术，以及一般的安装、储运和拆卸技术，轴承的振动监测分析技术和轴承的失效分析技术等。之后以风力发电机组传动链最主要的组成部分—齿轮箱、发电机、主轴为线索，分别介绍各部分专门的选型配置、校核计算、润滑与运维等特有的技术知识。在本书的最后部分，介绍了风力发电机组轴承智能监测与诊断相关的技术以及数据分析方法。本书可供风力发电机组技术人员、风力发电机组传动链子设备（发电机、齿轮箱）技术人员，以及风力发电机组的使用、维护相关技术人员在设计、试验、维护、保养等涉及轴承相关问题的分析、校核的工作中使用。从事风力发电设备技术服务的轴承应用工程师也可以将本书作为一本专门领域的技术参考工具书。
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