氧化发黑处理的轴承

在之前的一段时间，舍弗勒公司已经让滚子轴承以及高速轴和中间轴的圆柱滚子轴承采用氧化发黑的轴承。由于氧化发黑在使用过程中有了非常好的经验，舍弗勒公司决定从2008年开始在风电齿轮箱中供应的圆柱滚子轴承均采用氧化发黑处理的轴承（如图）。

氧化发黑处理是指在钢或铸钢表面产生一层黑色的Fe2O3和FeO氧化物的混合物。氧化层的厚度介于0.5~2.0m之间，其对安装时配合的影响可以忽略不计。使用氧化发黑的主要目的是预防打滑对轴承造成的损伤。轴承的打滑现象来自各种工作状况以及满滚子轴承滚动体之间的相对运动。

在高载荷工况下能正常工作的轴承在低载荷工况下容易打滑。连续工作的滚动轴承的正常运转，根据轴承设计的不同，最小需要达到额定静载荷C0的1/100~1/50的载荷。在风暴时的最大载荷状况下，高的静载安全系数的要求意味着需要高的承载能力的较大的轴承。一方面，这些轴承在高载荷时能够运行良好；另一方面，风力发电机在低风速时，也就是在低载荷时也需要产生电能，这些相对较大的轴承在低载荷工况时就容易打滑。

典型容易产生打滑的工作状况是高速且载荷为零或低载荷的时候。中间轴和高速轴通常情况下具有较高的转速，在低载荷情况下，高转速时由于滚动体的惯性作用，比低转速时会产生更多的打滑。另外一种引起打滑的工况是在刹车尤其是紧急刹车的情况下。在风力发电机的整个寿命中，会有大量的停机操作，它们引起的打滑也是非常严重的。

除了各种工况会引起打滑，满滚子轴承的滚动体相互接触并且接触点具有相反的运动方向，也意味着滚动体之间的打滑。最常见的齿轮箱设计包括一级行星和两级平行轴传动。在这种设计中，行星架轴承经常采用具有很好刚性的满滚子轴承。另外，小的风电齿轮箱的行星轮轴承也经常使用满滚子轴承，这里需要的是它的高的承载能力。在满滚子轴承中，滚子之间的打滑是不可避免的。

必须声明的是，打滑本身对轴承并不会造成损坏。只要有润滑剂油膜进行隔离，就不会有轴承失效的危险。只有在润滑剂油膜不足以防止金属对金属的接触的情况下，打滑才容易导致轴承失效。氧化发黑处理可以提高轴承混合摩擦工况时对打滑的承受能力。

由于与风力发电机制造商多年的合作，舍弗勒集团积累了非常好的在实际中使用氧化发黑处理轴承的经验。相比未经表面处理的轴承，这种轴承由于打滑失效的风险要低得多。舍弗勒研发部门所做的多项氧化发黑轴承和一般轴承的对比试验也证明了这一点。使用舍弗勒氧化发黑处理轴承对客户的额外的好处是它还能防止轴承腐蚀。