风电转盘轴承密封件的选型与安装优化

密封件对风电轴承的使用性能和寿命起着至关重要的作用，根据轴承的结构尺寸、使用场合及工况选择材料、结构合适的密封件就显得尤为重要。密封件的正确安装同样重要，不但可保证风电轴承的精度和性能，更利于保证风电轴承的正常使用寿命。

1.密封件材料

轴承密封件所使用的常见材料有Ⅰ-3耐油橡胶、丁腈橡胶和氟橡胶等。其中目前比较常见的是Ⅰ-3耐油橡胶，其适合常温和轴承精度要求不高的工况；丁腈橡胶的综合性能较好，风电行业等对精度要求较高的转盘轴承密封件常选用此种材料制造；氟橡胶耐油、耐热且耐化学性能好，但其价格较高，没有前两种使用普遍。风电轴承的工作环境温度一般为−40～50℃，要求使用寿命20年，因此，风电轴承对密封件材料的要求为低温性能好、扯断强力高、耐磨性好且使用寿命较长。为了了解丁腈橡胶的性能是否适合风电轴承的工况，进行了相应试验，结果见表6-9～表6-11。

从表中试验数据可以看出，以丁腈橡胶为主要材质的密封件在低温和高温两种情况下，其材质本身的性能变化并不大，表现出较好的稳定性，完全可以满足风电转盘轴承的使用环境要求。

表6-9 密封件常规试验

表6-10 密封件老化试验（100℃，70h）

表6-11 密封件耐臭氧试验

2.密封件类型及选型

（1）类型 风电转盘轴承常用密封件有单唇密封和双唇密封2种。转盘轴承使用的单唇密封通常有3个尺寸，主体厚度为3mm、5mm和10mm，而国内风电转盘轴承多采用厚度为5mm的单唇密封件。

单唇密封件的主体部分设计有均匀分布的多个突起点（图6-29），可以增加其与密封槽之间的摩擦力（图6-30），防止密封件脱出与打滑。双唇密封件有内唇和外唇，其外唇可以阻挡水分、灰尘及其他有害物质侵入轴承内部，内唇可防止润滑脂泄漏。密封件上的多个半圆形突起可起到定位作用等，这3个点与密封槽配合形成了一个密封闭合回路（图6-31），从而使密封效果更好且使用更持久可靠。

图6-29 厚度为5mm的单唇密封

图6-30 单唇密封件与密封槽的配合

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图6-31 双唇密封件与密封槽的配合

（2）选型 由于风力发电机组对轴承寿命要求比较长，而且工作环境比较恶劣，大多数位于气温较低（−40℃左右）、风沙较大的地区，对密封件的密封效果要求较高，而大多数风电厂家还要求保证轴承滚道内的油脂不外溢，所以风电转盘轴承基本均选用双唇密封件来满足主机的使用要求。但是由于偏航轴承多数为单排四点接触球结构，有时因其外形结构、尺寸无法满足内、外圈均采用双唇密封，这时可根据轴承的具体结构和尺寸选择1个单唇密封加1个双唇密封，以满足轴承的使用要求。

3.密封件对摩擦力矩的影响

由于风力发电机组对轴承起动摩擦力矩有一定的要求，其起动摩擦力矩是判定产品是否合格的一个重要指标，所以须严格控制。对轴承起动摩擦力矩有较大影响的三个方面是初始摩擦力矩、润滑脂和密封件。尤其是双唇密封件对起动摩擦力矩有较大的影响，表6-12给出了1.5kW风力发电机用1900mm轴承安装密封件前、后试验（转速1r/min）的力矩变化对比。

表6-12 风力发电机轴承安装密封件前、后的摩擦力矩对比

从表6-12的对比可知，轴承密封件对轴承的起动摩擦力矩影响较大。所以密封件的好坏及选用对于风力发电机轴承也是一个重要考察指标。

4.安装方法及注意事项

（1）安装 密封件安装是否得当对轴承的使用及其寿命有着较大的影响。如果安装方法合理，不仅可以提高工作效率，还能显著降低劳动强度。以下是转盘轴承密封件比较通用的安装过程。

1）首先由设计人员计算出轴承所用密封件的长度，并将其标注于图样上；装配人员根据图示要求，用剪刀按照计算出的长度剪下对应的密封件，然后用专用的黏合剂将其粘接起来，并确认粘接牢固。

2）在密封件两个密封唇口之间涂少量润滑脂，即图6-32中内唇处（单唇不需要涂），并在密封槽选择8个等分点，将粘接好的密封圈先置入这8个点内，然后从两个相距180°的定位点两侧开始向中间安装，用胶木棒或气动锤慢慢将粘接好的密封件完全嵌入密封槽内。

3）按顺时针或逆时针方向检验密封件整圈是否压实，有无不平整或凸、凹等缺陷。

（2）注意事项 密封件按所计算的长度剪下后需要将其接头处修剪平齐，这样便于接口的粘接，并保证其粘接的牢固性；使用8等分点的方法安装密封件是要控制密封件的拉伸和挤压量，尽量让其在安装后保持自然平整的状态，这样可以减少密封件在轴承工作中的受力，保证其正常使用寿命；涂抹少许润滑脂可以使安装更加容易，且安装后必须保证整个密封件压实、平整，否则容易出现溢脂、漏脂现象。

图6-32 双唇密封件安装示意

（3）其他类型密封件的安装 除了长条剪裁型的密封件还有一种整体型的密封件。整体型密封件是根据要求的使用长度直接做成密封圈的形式，其具有无接头、尺寸精确和可以有效避免安装过程中过量拉伸等优点。整体型密封件安装方式与长条剪裁型是一样的，采用8点等分法进行安装。整体型密封件长度须按需求定制，有一定局限性，而且其造价较高，所以目前国内企业通常不予选用。