半直驅(qū)及雙饋機型齒輪箱軸承應用探討

總結：齒輪箱軸承應用在雙饋機型為三級齒輪箱，軸承數(shù)量約為25-30顆左右，5mw機型滾動軸承價值量約為35-40萬元，齒輪箱軸承應用在半直驅(qū)機型為二級齒輪箱，軸承數(shù)量約為15顆左右，5mw機型滾動軸承價值量約為20-25萬元，滑動軸承價格約是滾動軸承的7折。目前滑動軸承在齒輪箱中替代滾動軸承已有一定產(chǎn)業(yè)化趨勢，半直驅(qū)機型齒輪箱一二級的行星輪軸承均可替代為滑動軸承，其中行星架軸承配合齒輪箱廠家可進行開發(fā)，可替代價值量在50%以上，雙饋機型目前一級（二級不確定）齒輪箱的行星輪軸承可替代為滑動軸承，其余軸承處于開發(fā)中，目前可替代價值量預計在20%-50%。根據(jù)我們之前的測算，至2025年國內(nèi)齒輪箱軸承的市場空間約為62億元，預計毛利率水平在35%左右，目前風電齒輪箱軸承國產(chǎn)替代率不到10%，整體增量市場明顯。(一)齒輪箱軸承種類：風電齒輪箱內(nèi)部構造較為復雜，主要分為四種結構類型。風電齒輪箱內(nèi)部結構較為復雜，零部件包括行星齒輪、太陽齒輪、行星架、高速軸、低速軸等等，主要分四種類型，一級行星兩級平行軸、兩級行星一級平行軸、帶主軸齒輪箱、緊湊式齒輪箱，分別應用于雙饋式和半直驅(qū)式風機（直驅(qū)式不需要齒輪箱）。一般雙饋風電機的齒輪箱包括三級傳動，而半直驅(qū)風機的齒輪箱包括兩級傳動。相較于主軸軸承、偏航變槳軸承，齒輪箱軸承尺寸較小數(shù)量較多，按照布局位置的不同主要可分為以下四類：①行星架軸承：風力發(fā)電機齒輪箱中最大的軸承，因此也是價值最高的軸承，支承的載荷取決于主軸軸承布置形式，通常尺寸較大但承受相對較低的載荷。②行星輪軸承：需承受極高的徑向載荷。軸承只有有限的空間用于安裝，并且行星輪具有相對較薄的壁厚，易扭曲變形，導致行星輪中的軸承外圈出現(xiàn)跑圈。③空心軸軸承：對于帶有斜齒輪齒的行星輪來說，空心軸的軸承支承既需承受高徑向載荷，也需要承受高軸向載荷。通常使用兩個圓錐滾子軸承和一個圓柱滾子軸承，或兩個圓柱滾子軸承和徑向四點接觸球軸承的定位/非定位軸承裝置的組合。④輸出軸支承：尤其用于單級行星齒輪箱。軸承布置空間相對較小，需承受高徑向載荷和中等軸向載荷，且輸出軸高速旋轉(zhuǎn)。(二)雙饋機型的三級齒輪箱：軸承數(shù)量約為25-30個左右預計雙饋機型齒輪箱軸承的使用數(shù)量：①行星輪軸承：共需要19-23顆左右行星輪軸承。一級傳動有六個行星輪，一個輪上有2顆軸承，一共是12個軸承；第二級傳動有四個行星輪，需要4-8顆軸承；第三級傳動，三個行星輪需要三顆軸承②行星架軸承：3-4個，一級傳動有2個，二級1個，二級0-1個③空心軸軸承：3個④輸出軸軸承：1個(三)半直驅(qū)的二級齒輪箱：明陽智能的半直驅(qū)風機齒輪箱是用二級行星輪結構，軸承數(shù)量約為15-20個左右資料來源：明陽智能產(chǎn)品手冊資料來源：《集成式半直驅(qū)風電齒輪箱結構設計》行星輪結構齒輪箱示意圖，二級行星輪系就是由兩個行星輪系串聯(lián)組成結構形式圖資料來源：鵬芃科藝視頻里演示的是單級行星輪齒輪箱，把兩個單級串聯(lián)在一起就是二級行星輪齒輪箱預計半直驅(qū)軸承的使用數(shù)量：①2個太陽輪上的軸承：2個②6個行星輪上的軸承：6個③行星架軸承：2個④空心軸軸承：3個④輸出軸軸承：1個總共加起來14個，但是實際上可能會有一些內(nèi)部結構設計比較復雜，會多用幾個軸承，預計約為15-20個左右(四)市場空間測算2021 年齒輪箱軸承國內(nèi)和全球的市場空間分別為 35.33、79.70億元，到 2025 年將達到62.39、142.98億元，假設全部替換為滑動軸承，25年市場空間將達到45、100億元。(五)滑動軸承在齒輪箱軸承中做替代的優(yōu)勢？①減少體積：滑動軸承在結構上可以把齒輪箱做得更小、更精密，甚至把兩個部件組合成一個部件，比如齒輪箱行星軸可以不做滑動軸承，而是在軸上面做一層涂層，可以壓縮空間和重量，使用滾動軸承至少要10-20毫米的空間，而滑動軸承可以省下十幾毫米的垂直方向空間，可以布局更多油路、電控系統(tǒng)傳感器，對于齒輪箱的設計是非常有益的。②降本：是滾動軸承的7折

來源：調(diào)研紀要

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