拥有110多年历史的铁姆肯公司是全球领先的摩擦管理和动力传动解决方案提供者，广泛服务于工业、车辆及航空等领域。在新兴的风能行业，铁姆肯公司凭借其无与伦比的技术优势，为客户提供产品生命周期内的完整解决方案，致力于提高设备的性能和可靠性。

为了让风机齿轮箱运作更为持久、顺畅，铁姆肯公司针对应用于齿轮箱的关键轴承结合采用了超精加工和抗磨损涂层两项工程表面技术，使轴承滚子产生光滑、坚硬和非常耐磨的表面，有效提高了轴承使用寿命。

风机齿轮箱关键轴承磨损分析

脆性剥落、微剥落和擦伤是三大典型的降低风机齿轮箱关键轴承寿命的磨损模式。这三种磨损模式都发生在润滑膜较薄和滚子/滚道打滑的情况下。

当打滑的滚子在滑道内的接触区域上使局部温度上升时，擦伤可能产生足够高的温度，从而导致熔化或损伤滚动体和滚道的钢表面。

微剥落是由于在一定量的滚动体/滚道打滑中产生的多周期剪切应力所导致的微型疲劳磨损的过程。因为微剥落是一个包括微裂纹产生和扩散的磨损过程，如果要在滚动轴承上产生可观察到的微剥落，可能需要数千小时的运行。

脆性剥落是因为在非金属夹杂物附近的“蝶形”区域产生的由打滑滚子对轴承施加的很高的瞬间应力而产生的。过早并网被证实是这种高瞬间应力产生的来源之一。

在风机齿轮箱中存在若干种导致轴承内滚子打滑的情况：从齿轮产生的力会与轴重力产生相反作用，导致轴承负荷不够，最终缺乏足够的牵引力克服滚子的惯性；与可变风力条件相关的瞬时负荷将导致轴承瞬时不受载，并使滚子在滚道上失去牵引力；当轴承运行在远小于设计的载荷下，同样不具备足够的牵引力保持滚子的滚动运行。

降低齿轮箱轴承磨损的常用方案

可以通过以下方式减少齿轮箱轴承脆性剥落的概率：使用预负载的圆锥滚子轴承；使用非金属夹杂物含量更少的轴承钢，减少初始裂纹的风险；采用能使表面产生压应力的热处理，阻碍裂纹扩散；减少打滑的滚子和滚道之间的剪切应力。

减少打滑的滚子和滚道之间的剪切应力和摩擦热是解决引起齿轮箱寿命缩短的微剥落和擦伤问题的一种解决方案。

另一项旨在减轻齿轮箱圆柱滚子轴承上的微剥落和擦伤类型磨损的表面工程技术，是将滚子和滚道表面从钢到四氧化三铁的化学转化，一般指发黑氧化处理。表面工程是变更部件或设备表面化学和/或形态属性的措施。

发黑氧化处理已在轴承的表面处理方面应用多年，可以阻止腐蚀，并且在某些情况下，有助于缺乏足够表面粗糙度或几何特性的滚子和滚道的跑合。

实验室中的测试表明，发黑氧化处理不能提供针对擦伤的足够保护，因为黑色氧化物是牺牲性的，它并不能持久地抵御微剥落。因此，我们需要技术上更先进的工程表面来使齿轮箱轴承获得其需要的疲劳寿命。

Timken工程表面技术提供持久保障

两项工程表面技术，即超精加工和抗磨损涂层，可使滚子产生极光滑的表面，提供针对微剥落及擦伤的耐磨屏障。超精加工工艺使滚子表面粗糙度降至最低；铁姆肯公司特别设计的抗磨损涂层，用于轴承中的滚动体。

这两项技术的结合使滚子产生光滑、坚硬和非常耐磨的表面，提供了极佳的耐磨性，并使滚动轴承更加耐用。铁姆肯公司现已将先进的工程表面技术应用到滚子上，研发了抗磨轴承系列。

工程表面处理的滚子拥有的几个属性，可以非常有效地帮助防止导致齿轮箱轴承寿命降低的磨损。超精加工工艺提供极光滑的滚子表面。这意味着相对较薄的润滑膜能足够充分地分离滚子和滚道。同样的，工程表面涂层具有大约为钢材25%的摩擦系数。因此，对比未处理滚子，导致擦伤的剪切应力和摩擦热大约降低了75%。同时，因为工程表面涂层硬度大约为轴承钢的两倍，带该涂层的滚子在辅助磨去运行中所产生的表面损伤和动态修理滑道中非常有效。

具有Timken先进工程表面的轴承，对由润滑剂问题所产生的损伤，抵御能力能够提高大约10倍，具有大于3.5倍的低λ疲劳寿命，摩擦扭矩降低大约15%，抵御齿轮箱中杂质破坏的能力是未处理滚子轴承的2倍。

采用这两项技术的最终结果是齿轮箱工作时间和可靠性的大幅提升，操作和维护成本的有效降低。如果为了替代过早损坏的轴承，基于目前价格，则每次齿轮箱修理成本可能在10～30万美元之间；而基于当前齿轮箱性能，在齿轮箱寿命周期内则需要两次到三次的更换。因此，任何减少齿轮箱更换频率的措施均会显著节省费用。