不断恶化的环境要求迅速降低CO2的排放。因此,在现代化的生产和生活中,替代性的可再生能源就有着越来越重要的意义。同时,这也给滑动轴承和滚动轴承生产企业提供了一个巨大的市场(图1)。因为轴承效率至关重要,不仅仅是在能源利用方面,在轴承技术领域也同样如此。一些风力发电设备是带有变速装置的,在各种各样的变速器变型产品中,又出现了多种不同的应用组合:行星齿轮变速器和圆柱齿轮变速器的组合应用、两套行星齿轮变速器和圆柱齿轮变速器的组合应用,以及不同生产厂家采用的其他不同组合方式的应用(图2)。利用变速装置可以有目的的调节转子和发电机之间的扭矩关系:转子轴缓慢的旋转,发电机按照低扭矩快速旋转,通过转子与发电机之间的变速器改变了转速。在风力发电设备的变速装置中,优先使用的是向心球轴承、圆柱滚子轴承、球面滚子推力轴承和圆锥滚子轴承。LFD公司是一家按照德国标准生产向心球轴承的企业。当前,正在建造第二条扩大未来生产力的全自动轴承生产线。作为变速器生产厂家的供应商,LFD公司在轴承的使用寿命和工作可靠性方面给予了高度关注。

图1 风能、太阳能和生物质能源的产生和利用离不开滚动轴承和滑动轴承

图2 根据风力发电设备对变速装置的要求不同,滚动轴承也衍生出多种多样的变型产品
在风力发电机转子叶片方向的调整中,LFD的子公司DGT万向节技术有限公司可生产提供能够把转子叶片调整到最佳角度的万向节。原来生产的转子叶片调整用万向节使用的是需要费时费力进行维护的万向节轴承;今天使用的则是免维护的新型万向节轴承。它大大减少了风力发电设备运营商的工作,降低了风力发电设备的生产运行费用,也更加有利于环境保护。
跟踪太阳的发电模块用调心轴承
在太阳能发电技术领域,自动跟踪太阳的光伏发电模块成为未来发展的趋势。角度位置固定不变的太阳能发电设备每天只有约两个小时的时间能够按照最大功率发电;而自动跟踪太阳旋转的光伏太阳能发电模块则能够从一天的阳光中获得更多的电力(图3)。恰恰在这一领域中径向调心轴承和径向推力调心轴承有着大量的应用。带有旋转轴的太阳跟踪系统保证了光伏太阳能电池板准确的朝向太阳的位置。这里,受使用条件限制,需要使用免维护的轴承。在恶劣的环境条件影响下,例如在日晒雨淋的环境中,需要的是不会生锈的调心轴承和万向节。

图3 在万向节轴承的支持下光伏太阳能电池板能始终跟着太阳转
在风力和太阳能两大领域中,中国也越来越多的融入国际市场。LFD公司在中国市场有一个授权供应商,可以直接为中国的用户供货,也可以在中国本地生产。这有着巨大的竞争优势:尽管全球市场形势不容乐观,但中国的经济形势依然向好,保持着快速发展。2009年夏季,LFD公司在中国上海附近的大型物流中心正式投入运营。多特蒙德的总部作为重要的指挥中心协调着全球的销售和生产。
对轴承寿命有决定性意义的因素
滚动轴承的质量标志是轴承设计质量要求、轴承组成部件之间的优化匹配和应用的总合。根据轴承使用情况选择和使用的原材料(高纯度、不生锈、耐腐蚀的钢材)以及轴承零部件,尤其是根据使用情况优化选择的润滑材料等,对滚动轴承的使用寿命有着决定性影响。但一个有着最高质量等级的轴承也必须是根据使用情况有针对性设计的轴承。因此,高质量、长寿命的滚动轴承是从设计阶段正确选择原材料和零部件的优化开始的。此时,LFD公司的工程技术人员就能给予客户大力的支持和帮助。
用户会将其对轴承性能和使用寿命的要求以数据的形式通知轴承生产厂或零部件制造商的设计工程师。轴承类型的选择与其使用环境密切相关。在比较稳定的工作环境中,例如会对轴承的密封提出不同于医用环境所用轴承的密封性能要求。同样,在封装壳体内使用的轴承或者在很高转速下使用的轴承则有着另外的一些要求。轴承的结构形式则要根据轴承的使用要求进行设计,例如润滑脂溢出的可能性、粉尘密封、摩擦力矩和温度的高低。
通过高纯度、高均匀性、高品质钢材的使用,LFD公司的轴承产品能够避免在工作中失效,也能够进一步提高轴承的使用寿命(图4)。晶格质地均匀的轴承材料在提高风力发电设备轴承零部件使用寿命方面有着重要的意义和作用。另外,有目的的增大轴承尺寸是可以大大提高轴承使用寿命的,一般来讲,这只会略微提高滚动轴承的成本。

图4 在生产制造圆锥滚子轴承和向心球轴承的时候使用的是高品种的钢材
迷宫式密封保证滚动轴承的清洁
安装在轴承V型槽中的迷宫式密封能够有效避免异物进入滚动轴承内部;因此是生物燃气设备的理想选择:尤其是要求防止潮气进入轴承内部的应用场合。在V型槽中,可以安装一个摩擦密封件,或者使用密封唇与V型槽之间有一定间隙的密封件。这种非摩擦的、有效的变型型式称之为“RZ密封”;通常在不希望有摩擦损失、受污染程度较轻的情况下使用。这不仅能节约能源,也可以节约其他费用,并能保证轴承轻松旋转。
在卫生要求非常高的应用场合,例如在生物质燃气和堆肥设备中,轴承使用的材料是特殊的不锈钢和耐酸性能很好的高纯度钢材。只有这样,生产出来的滚动轴承才能满足用户需求:一方面能够在强潮湿环境或蒸汽消毒的环境中使用,另一方面也能够在使用强腐蚀性酸性清洗剂的清洗设备中使用。LFD公司提高了轴承材料中的铬含量,从而提高了轴承的耐腐蚀性能,满足了很高的要求。例如,他们所使用的铬钢AISI 440C的铬含量高达17%,能够达到的淬火硬度高达HRC 58,是一种非常适合于制作轴承的材料。
也就是说,从滚动轴承钢材原材料供应开始就体现了不同要求和变型产品的特点,也只有这样才能大范围的满足各种工业应用的要求。
生物质燃气设备对轴承的要求
与风力发电设备和光伏太阳能发电设备不同,生物质燃气设备的优点是在封闭壳体和连续运行中工作。生物质燃气设备通过有机原材料的天然降解,生产出可燃性气体,是一种不产生CO2的可燃气生产过程,也就是利用生物发酵过程来生产可燃气体的过程。在除去生物燃气中的水分后,即达到天然气的标准后,生物质材料产生出来的可燃气就会被输送到公共的天然气网络中去。在生物可燃气生产设备中对滚动轴承提出了种种不同的要求。无论是在长轴搅拌机、浆叶搅拌机、潜水搅拌机、大叶片搅拌机、注水设备、粉碎机、混合机、起重设备、叶片泵、潜水泵、波纹管泵、污水泵、给料泵和通风机中,LFD公司都能够为其提供合适的轴承。这里,可以使用多种多样的圆锥滚子轴承、球轴承、外球面球轴承、轴承座和调心轴承。多年积累的免维修轴承生产经验以及正确的润滑介质和轴承材料选择方面的经验,使LFD公司能够为用户提供非常有意义的技术咨询服务和量身定制的轴承方案。
通过对轴承噪声的优化改进以及专业的润滑介质性能优化可以设计出适合在泵中使用的低噪声轴承。人们大多认为,市场中80%的泵属于叶片泵的类型。在叶片泵中一般用两个径向推力球轴承承受轴向负载,用一个球轴承承受径向负荷。为了使这些轴承的装配更加方便,这些轴承的内圈公差为特殊公差,保证了轴承的互换性。
在工业领域中,滚动轴承能够在其很长的使用寿命周期内可靠的工作,在可再生能源领域同样如此。可再生能源领域中使用的滚动轴承在保证顺利的能源供应中扮演着非常重要的角色。
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