CN101260869B - 组装转子轴组件的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种自动对准轴承座系统。该自动对准轴承座系统包括具有第一组件和第二组件的自动对准轴承座(46)，和限定在第一组件和第二组件之间的界面，该自动对准轴承座被定位成基本上约束着轴(30)定位，这样，当轴出现失准时，该界面调节该轴的失准。

Description

组装转子轴组件的方法
背景技术
本发明大体上涉及转子轴组件，尤其是一种组装转子轴组件的方法。
通常，风轮机发电机包括具有多个叶片的转子。该转子有时安装在位于基座例如桁架或管状塔的顶部上的壳体或机舱内。至少一些已知的应用级风轮机(即设计来给应用系统网络提供的电力的风轮机)能够具有30米(m)(100英尺(ft))或更大长度的转子叶片，并包括机械传动轮系。该传动轮系从叶片延伸到位于风轮机内的发电机。当风吹到叶片上时，叶片旋转，从而促使机械传动轮系旋转。通过旋转，该传动轮系将风能传递到发电机。为了有效地将风能传递到发电机，该传动轮系必须在旋转时保持水平方向和垂直方向上的稳定。位于叶片/传动轮系界面上的主轴承限定了一个位置，该位置允许传动轮系旋转，并同时防止传动轮系水平地和垂直地位移。
操作期间，叶片的不同区域上的风荷载可能是不同的，而且可能会使叶片弯曲。由于叶片连接到传动轮系，叶片的弯曲可能会引起传动轮系的角度失准或弯曲。其结果是，已知的主轴承通常可以被提供来调节该传动轮系的角度失准。
已知的主轴承一般包括球面滚柱轴承(SRBs)来调节传动轮系的失准。SRBs可以提供中间力平衡，也可能固有地提供径向的和轴向的轴承间隙。这些径向的和轴向的轴承间隙可能并不太适合强加在传动轮系上的动力荷载，因此SRBs可能不能达到二十年的使用寿命。
发明内容
在一种情况中，提供一种组装转子轴组件的方法。该方法包括从第一组件和第二组件组装自动对准轴承座，从而使得该自动对准轴承座基本上约束(circumscribe)着转子轴。该方法还包括建立限定在第一组件和第二组件之间的界面，这样，当转子轴出现失准时，该界面调节(accommodate)转子轴的失准。
在另一情况中，提供一种自动对准轴承座系统。该自动对准轴承座系统包括具有第一组件和第二组件的自动对准轴承座。在第一组件和第二组件之间限定出界面，该自动对准轴承座被定位成基本上约束该轴，从而使得当该轴出现失准时，该界面调节该轴的失准。
在又一情况中，提供一种调节转子轴的失准的装置。该装置包括具有第一组件和第二组件的自动对准轴承座。该第一组件包括过渡连接件、隔离物、前轴承密封环和后轴承密封环。该第二组件包括前插孔、后插孔、壳体、支撑板和至少一个用于调整前插孔和后插孔之间的插孔间隙的调整机构。减摩(anti-friction)插入件也位于限定在第一组件和第二组件之间的界面处。
附图说明
图1是示例性风轮机发电机的示意图；
图2是容置在图1所示的示例性风轮机结构的机舱内的各种组件的剖切立体透视图；
图3是自动对准轴承座的示例性实施例的截面图；
图4是自动对准轴承座的另一示例性实施例的部分截面图；
图5是自动对准轴承座的再一示例性实施例的部分截面图；
图6是自动对准轴承座的再一示例性实施例的部分截面图；和
图7是自动对准轴承座的又一示例性实施例的部分截面图。
具体实施方式
图1是示例性风轮机发电机10的示意图。在该示例性实施例中，风轮机发电机10是水平轴线风轮机。可替换的，风轮机10可以是垂直轴线风轮机。风轮机10具有从支撑表面14延伸出来的塔12、安装在塔12上的机舱16，以及具有可旋转的轮毂20和多个耦合到该轮毂20的转子叶片22的转子18。在该示例性实施例中，转子18具有三个转子叶片22。在另一实施例中，转子18可以具有多于或少于三个的转子叶片22。中心线24穿过机舱16和轮毂20延伸。每个转子叶片22包括尖端26。在该示例性实施例中，塔12用钢管制造，并具有在支撑表面14和机舱16之间延伸的凹槽(未图示于图1中)。在另一实施例中，塔12是格子形塔。塔12的高度可以根据本领域已知的因素和条件来选择。叶片22位于转子轮毂20的周围以利于旋转的转子18将来自风中的动能转化为可用的机械能，随后转化为电能。
图2是容置在图1所示的风轮机10的塔12顶部的机舱16内的各种构件的剖切立体透视图。具体而言，机舱16包括传动轮系28。传动轮系28包括连接到轮毂20的轴30。该轴30的一个轴端通过主轴承32支撑，相对轴端刚性连接到齿轮箱34。在一些配置中，齿轮箱34使用双路几何结构来驱动封闭式高速轴。在其它配置中，轴30直接耦合到发电机36。该高速轴(未图示于图2中)被用来驱动安装在主框架38上的发电机36。发电机36可以是任何合适的型号，例如可以是绕线转子感应发电机或者直接驱动永磁发电机，但并没有局限于此。
机舱16还包括偏转驱动40和偏转舱面42，它们组成用于风轮机10的偏转方向系统。气象标44提供关于风向和/或风速的信息。
图3是自动对准轴承座46的示例性实施例的截面图。在该示例性实施例中，自动对准轴承座46用于代替主轴承32，并被定位成围绕轴30并将其约束。具体而言，自动对准轴承座46包括后轴承密封环48、前轴承密封环50、过渡连接件52、隔离物54、后减摩插入件56、前减摩插入件58、后插孔60、前插孔62、轴承壳体64、支撑板66和张紧螺栓68。
后轴承密封环48包括后内密封环70和后外密封环72。后内密封环70是环形的并具有包括长臂74和短臂76的L形横截面配置。长臂74包括终端表面78和与终端表面78垂直走向的底面80。短臂76包括终端表面82和端面84。短臂终端表面82与底面80平行走向。端面84与终端表面78平行走向并与底面80及短臂终端表面82垂直。后内密封环70具有由底面80限定的基本上等同于轴30的直径D的内径和由短臂终端表面82限定的外径。底面80紧靠轴30压紧配合，这样后内密封环70约束轴30。需要理解的是，在风轮机10运行期间，后内密封环70和轴30一起旋转而后外密封环72保持固定。
后外密封环72是环形的并具有包括长臂86和短臂88的L形横截面配置。长臂86包括终端表面90和与终端表面90垂直走向的顶面92。短臂88包括底面94和端面96。底面94与顶面92平行走向。短臂端面96与长臂终端表面90平行走向、并与短臂底面94及顶面92垂直。后外密封环72具有由短臂底面94限定的内径和由顶面92限定的外径。
后外密封环72与后内密封环70同心定位且位于其外围，并被压紧配合到过渡连接件52的内部，这样长臂终端表面90和终端表面78沿着同一条线排列并且垂直于轴30。同样地，端面84和短臂端面96沿着同一条线排列并且垂直于轴30。这样设置，径向间隙98就被限定在短臂底面94和短臂终端表面82之间。后轴承密封件100位于间隙98内并在其周围设置。后轴承密封件100将润滑剂(未图示于图3中)保持在间隙98内部之上、将污染物保持在间隙98外部，而同时允许后内密封环70与紧靠着固定的后外密封环72的轴30一起旋转。需要理解的是，底面80和顶面92具有基本上相同的长度。由于后内密封环70和后外密封环72之间不存在角度失准，间隙98可以非常小。其结果是，在该示例性实施例中，后轴承密封件100是受控的间隙密封件，例如迷宫式密封和套管，但并不局限于此。但是，在其它实施例中，后轴承密封件100可以是任何能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的密封件。
需要理解的是，后内密封环70和后外密封环72都是用淬火钢制造的，后轴承密封件100是用橡胶制造的。虽然示例性实施例将环70和72记载为用淬火钢制造的、将后轴承密封件100记载为用橡胶制造，但是在其它实施例中，环70和72，以及密封件100可以用任何能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的材料制造。
前轴承密封环50包括前内密封环102和前外密封环104。前内密封环102是环形的并具有包括长臂106和短臂108的L形横截面配置。长臂106包括终端表面110和与终端表面110垂直走向的底面112。短臂108包括终端表面114和端面116。内短臂终端表面114与内长臂底面112平行走向。短臂端面116与内长臂终端表面110平行走向、并与内长臂底面112及内短臂终端表面114垂直。前内密封环102具有由内长臂底面112限定的基本上等同于轴30的直径D的内径和由内短臂终端表面114限定的外径。内长臂底面112压紧配合紧靠轴30，这样前内密封环102约束轴30。需要理解的是，在风轮机10运行期间，前内密封环102和轴30一起旋转而前外密封环104保持静止。
前外密封环104是环形的并具有包括长臂118和短臂120的L形横截面配置。长臂118包括终端表面122和与终端表面122垂直走向的顶面124。外短臂120包括平行于外长臂顶面124的底面126和与外长臂终端表面122平行并与外短臂底面126及外长臂顶面124垂直的端面128。前外密封环104具有由外短臂底面126限定的内径和由外长臂顶面124限定的外径。
前外密封环104与前内密封环102同心且位于其外围，并被压嵌入过渡连接件52，这样外长臂终端表面122和内长臂终端表面110沿着同一条线排列并且垂直于轴30。同样地，短臂端面116和外短臂端面128沿着同一条线排列并且垂直于轴30。这样设置，径向间隙130就被限定在内短臂终端表面114和外短臂底面126之间，基本上与径向间隙98相同。前轴承密封件132位于间隙130内并在其周围设置。前轴承密封件132将润滑剂(未图示于图3中)保持在间隙130内部之上、将污染物保持在间隙130外部，而同时允许前内密封环102与紧靠着静止的前外密封环104的轴30一起旋转。需要理解的是，内长臂底面112和外长臂顶面124具有基本上相同的长度。由于前内密封环102和前外密封环104之间不存在角度失准，间隙130可以非常小。其结果是，在该示例性实施例中，前轴承密封件132是受控的间隙密封件，例如迷宫式密封和套管，但并不局限于此。但是，在其它实施例中，前轴承密封件132可以是任何类型的能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的密封件。
需要理解的是，前内密封环102和前外密封环104都是用淬火钢制造的，前轴承密封件132是用橡胶制造的。虽然示例性实施例将环102和104记载为用淬火钢制造的、将前轴承密封件132记载为用橡胶制造的，但是在其它实施例中，环102和104，以及密封件132可以用任何能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的材料制造。
后内密封环70和前内密封环102位于轴30周围，这样后内密封环70的终端表面78就面向前内密封环102的内长臂终端表面110，从而在它们之间限定出间隔134。中心线136限定在间隔134的中心，并与自动对准轴承座46的中心线一致。
隔离物54具有矩形横截面配置并包括隔离物顶面138、隔离物左侧面140、隔离物右侧面142和隔离物底面144。隔离物左侧面140和隔离物右侧面142被限定了隔离物54的宽度的距离W分隔开。隔离物底面144压紧配合紧靠轴30，这样隔离物54就远离轴30径向伸展，并位于沿着中心线136并关于中心线136对称的后轴承密封环48和前轴承密封环50之间。在该示例性实施例中，隔离物54用淬火钢制造。需要注意的是，虽然该示例性实施例将隔离物54记载为用淬火钢制造，但是在其它实施例中，隔离物54可以用任何能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的材料制造。需要理解的是，在风轮机10运行期间，隔离物54与轴30一起旋转。
过渡连接件52包括本体146和构件148。本体146包括本体第一表面150和本体第二表面152。本体第一表面150包括后端154、前端156、线性轮廓和构件148。构件148包括方形横截面配置并限定出构件顶侧158、构件左侧160和构件右侧162。构件左侧160和构件右侧162之间的距离限定了基本上与隔离物54的面140和142之间的距离相等的宽度W。构件148垂直于面150延伸，面150介于关于中心线136对称的端面154和156之间。需要注意的是，虽然构件148被记载为具有方形横截面配置并垂直于面150延伸，但是在其它实施例中，构件148也可以具有任意横截面配置并可以以能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意角度远离面150延伸。还需要注意的是，虽然该示例性实施例将过渡连接件52记载为包括单个零件，但是在其它实施例中，过渡连接件52可以包括两个半环形部件或零件，或者能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意数量的部件。需要理解的是，在风轮机10运行期间，过渡连接件52是静止的。
在该示例性实施例中，本体第二表面152具有弯曲轮廓。具体而言，表面152具有由半径或径向弧限定的弯曲轮廓。需要注意的是，虽然该示例性实施例将表面152的该弯曲轮廓记载为径向弧，但是在其它实施例中，表面152的该弯曲轮廓可以是任意半径地或者被限定为任意类型的曲线形，比如能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的椭圆形或复合半径曲线，但并不局限于此。过渡连接件52是用淬火钢制造的。需要注意的是，虽然该示例性实施例将过渡连接件52记载为用淬火钢制造，但是在其它实施例中，过渡连接件52可以用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意材料来制造。
过渡连接件52位于后轴承密封环48和前轴承密封环50的周围。具体而言，过渡连接件52靠着前密封环50的外长臂顶面124并靠着后密封环48的顶面92，这样构件148就定向为关于中心线136对称，而且表面150与轴30轴向对齐。由于隔离物54和构件148具有基本上相同的宽度W，而且都定位成关于中心线136对称，隔离物左侧面140就沿着与构件左侧160所在的相同直线排列、隔离物右侧面142就沿着与构件右侧162所在的相同直线排列。如此设置，后轴承密封环48、前轴承密封环50、隔离物54和过渡连接件52就限定出后轴承腔164和前轴承腔166，每个都围绕并约束轴30而延伸。具体而言，后轴承腔164由轴30、表面150、表面142、表面162、表面78和表面90限定。前轴承腔166由轴30、表面140、表面160、表面110、表面112和表面150限定。
后轴承腔164和前轴承腔166每个都可以容纳至少一个轴承(未图示于图3中)。而且，需要理解的是，后轴承腔164和前轴承腔166每个都被做成容纳不同类型轴承(未图示于图3中)的尺寸。在该示例性实施例中，腔164和166被做成容纳不提供径向和轴向间隙并具有轴向负载能力的轴承的尺寸。这样的轴承是公知的预紧轴承。在该示例性实施例中，使用的是锥形辊轴承，因为锥形辊轴承能够承受最大负载。需要注意的是，虽然该示例性实施例记载为使用锥形辊轴承，但是在其它实施例中，可以使用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意类型的轴承。可以使用的其它轴承包括球形轴承、圆柱辊子轴承、液膜轴承，但并不局限于此。但是，需要理解的是，并不使用SRBs，因为SRBs会造成径向和轴向间隙。这些径向和轴向间隙会阻止自动对准轴承座46具有此处所述的功能。
在该示例性实施例中，提供装置(未图示于图3中)来实现自动对准轴承座46的特定属性和性能。具体而言，提供装置来将后轴承密封环48和前轴承密封环50平行于轴30地轴向平移。这种装置包括但不限于螺栓和螺母。为了增大后轴承腔164的尺寸，后轴承密封环48被沿着远离自动对准轴承座46的方向平移。相反地，为了减小后轴承腔164的尺寸，后轴承密封环48沿着朝向自动对准轴承座46的方向平移。同样地，前轴承密封环50远离自动对准轴承座46的方向平移以扩大前轴承腔166，朝向自动对准轴承座46的方向平移以减小前轴承腔166。需要理解的是，在该示例性实施例中，腔164和166基本上是相同的，但是在其它实施例中，腔164和166可以不是基本上相同的或关于中心线136对称定向的，且可以是能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意尺寸。需要理解的是，在该示例性实施例中，后轴承密封环48和前轴承密封环50是彼此独立平移的，可以是同时以相同或相反方向平移，或者可以是一个平移而另一个不平移。需要注意的是，环48和50可以以能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的平移的任意组合方式独立平移。
在该示例性实施例中，后减摩插入件56和前减摩插入件58紧靠表面152。具体而言，后减摩插入件56位于表面152的与后轴承腔164相应的一侧上，前减摩插入件58位于表面152的与前轴承腔166相应的另一侧上。需要注意的是，虽然该示例性实施例将减摩插入件56和58记载为一个零件，但是在其它实施例中，减摩插入件56和58可以是每个都包括两个半环形部件或零件，或者能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意数量的部件。在该示例性实施例中，减摩插入件56和58可以用任意柔顺的、与铁之间具有非常低摩擦系数的材料。具体而言，减摩插入件56和58可以用塑料或金属制造。塑料材料包括热塑性塑料、热固塑料、人造橡胶、共聚物、纤维加固塑料和橡胶，但并不局限于此。金属材料包括巴氏合金和青铜，但并不局限于此。在该示例性实施例中，减摩插入件56和58并不固定到表面152上。但是，在其它实施例中，减摩插入件56和58使用粘接剂固定到表面152上，比如使用胶水，但并不局限于此。表面152在该示例性实施例中是加了润滑油的。但是，在其它实施例中，表面152并不加润滑油。需要理解的是，转子轴30的动态响应可以是通过选择合适的减摩插入件材料并依靠自动对准轴承座46的实际几何形状来调整的，而且插入件56和58可以隔离轴30的震动并减小由传动轮系发出的噪音。
后插孔60是环形的并具有由第一侧168、第二侧170、第三侧172和第四侧174限定的横截面配置。第一侧168和第三侧172是平行的、具有不同的长度、彼此分开一定距离。而且，第一侧168包括第一侧第一端176和第一侧第二端178。第三侧172包括第三侧第一端180和第三侧第二端182。第二侧170在端部178和180之间延伸，并垂直于第一侧168和第三侧172。第四侧174定位为与第二侧170相对，具有弯曲轮廓，并在端部176和182之间延伸。具体而言，第四侧174形成为具有与过渡连接件52的弯曲轮廓152同心对齐的弯曲轮廓。
在该示例性实施例中，限定了弯曲表面152的轮廓的半径与限定了第四侧174的弯曲轮廓的半径基本上相同。需要理解的是，弯曲表面152和第四侧174限定了后插孔60和过渡连接件52之间的界面。在该示例性实施例中，该界面包括限定在弯曲表面152和第四侧174之间的间隙57。间隙57可以具有能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意宽度。后减摩插入件56位于该间隙57内并使用粘接剂固定在表面174上，例如可以使用胶水，但并不局限于此。但是，在其它实施例中，减摩插入件56并不固定到表面174上。表面174在该示例性实施例中没有加入润滑油。但是，在其它实施例中，表面174加入了润滑油。后插孔60还包括多个均一间隔的径向分布的开口184，每个开口轴向延伸穿过后插孔侧168和172。
前插孔62是环形的并具有由第一侧186、第二侧188、第三侧190和第四侧192限定的横截面配置。第一侧186和第三侧190是平行的、具有不同的长度、彼此分开一定距离。而且，第一侧186包括第一侧第一端194和第一侧第二端196。第三侧190包括第三侧第一端198和第三侧第二端200。第二侧188在端部194和198之间延伸，并垂直于第一侧186和第三侧190。第四侧192被定位为与第二侧188相对，具有弯曲轮廓，并在端部196和200之间延伸。具体而言，第四侧192形成为具有与过渡连接件52的弯曲轮廓152同心对齐的弯曲轮廓。
在该示例性实施例中，限定了弯曲表面152的轮廓的半径与限定了第四侧192的弯曲轮廓的半径基本上相同。需要理解的是，弯曲表面152和第四侧192限定了前插孔62和过渡连接件52之间的界面。在该示例性实施例中，该界面包括限定在弯曲表面152和第四侧192之间的间隙59。间隙59可以具有能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意宽度。前减摩插入件58位于该间隙59内并使用粘接剂固定在表面192上，例如可以使用胶水，但并不局限于此。但是，在其它实施例中，减摩插入件58并不固定到表面192上。表面192在该示例性实施例中没有加入润滑油。但是，在其它实施例中，表面192加入了润滑油。前插孔62还包括多个均一间隔的径向分布的开口202，每个开口轴向延伸穿过插孔侧186和190。需要注意的是，将第四侧174和第四侧192形成为具有与弧形表面152同心对齐的弯曲轮廓有利于最优化减摩插入件56和58的负载/磨损。
虽然该示例性实施例将表面152和174之间的界面描述为包括间隙57，但是在其它实施例中，该界面并不包括间隙57。该界面改为由直接与第四表面174接触的表面152来限定。而且，需要注意的是，表面152和174之间的界面可以采用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的形式。同样地，虽然该示例性实施例将表面152和192之间界面描述为包括间隙59，但是在其它实施例中，该界面并不包括间隙59。该界面改为由直接与第四表面192接触的表面152来限定。而且，需要注意的是，表面152和192之间的界面可以采用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的形式。
后插孔60和前插孔62分别紧靠后减摩插入件56和前减摩插入件58。具体而言，后插孔60的第四侧174紧靠后减摩插入件56，前插孔62的第四侧192紧靠前减摩插入件58。后插孔60紧靠插入件56，这样第一侧168和过渡连接件52的后端154对齐并沿着垂直于轴30的方向延伸。前插孔62紧靠前减摩插入件58，这样第一侧186和过渡连接件52的前端156对齐并沿着垂直于轴30的方向延伸。后插孔60和前插孔62用淬火钢制造。需要注意的是，虽然该示例性实施例将后插孔60和前插孔62记载为用淬火钢制造，但是在其它实施例中，后插孔60和前插孔62可以用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意材料来制造。需要注意的是，虽然该示例性实施例将每个插孔60和62记载为单个零件，但是在其他实施例中，插孔60和62每个都可以包括两个半环形部件或零件，或者能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意数量的部件。
后插孔60的第三侧172和前插孔62的第三侧190彼此平行，并关于中心线136对称，从而限定出与被限定于后和前减摩插入件56和58之间的间隙205对齐的插孔间隙204。
轴承壳体64是环形的并具有包括壳体第一臂206和壳体第二臂208的L形横截面配置。壳体第一臂206包括壳体内表面210和与壳体内表面垂直走向的壳体终端表面212。壳体第二臂208包括远离壳体内表面210延伸且垂直于它的壳体侧面214。壳体第二臂208还包括垂直于壳体侧面214的壳体第二终端表面216。壳体第二臂208包括均一间隔地径向排布的多个螺纹开口218，每个开口轴向延伸穿过壳体侧面214伸到臂208内。轴承壳体64靠着后插孔60和前插孔62，并与其共中心地分布在其周围。具体而言，壳体内表面210紧靠后插孔60的第二侧170并紧靠前插孔62的第二侧188。而且，壳体侧面214紧靠后插孔60的第一侧168。需要理解的是，轴承壳体64如此设置，即开口218与相应的开口184对准。如此设置，轴承壳体64就将后插孔60、前插孔62、后减摩插入件56、前减摩插入件58、过渡连接件52、后轴承密封环48、前轴承密封环50和轴30封闭起来。
支撑板66是环形的并包括具有矩形横截面配置的本体220和从本体220径向延伸的支撑板臂222。具体而言，本体220包括本体第一侧224、本体第二侧226、本体第三侧228和轮毂230。本体第一侧224具有第一端232和第二端234。本体第二侧226垂直于第一端232延伸，本体第三侧228垂直于第二端234延伸。这样，第二侧226就与本体第三侧228平行。
本体第二侧226延伸一定距离到达本体第二侧端面236。轮毂230垂直于本体第二侧端面236朝向本体第三侧228延伸一定距离到达轮毂端面238。本体220包括径向定位的开口244，该开口从本体第三侧228轴向延伸至本体第二侧226。支撑板臂222具有矩形横截面配置并与本体220共用一个公用侧面。具体而言，本体第三侧228延伸超出本体220，并构成支撑板臂222的一个侧面。第一臂侧面240从轮毂端面238垂直地或径向地延伸至臂终端242。需要注意的是，本体第三侧228也延伸至臂终端242，本体第三侧228和第一臂侧面240是平行的，而且臂终端242垂直于本体第三侧238和第一臂侧面240。
支撑板66被定位为关于轴30共中心、并紧靠前插孔62和轴承壳体64。具体而言，本体第二侧226紧靠前插孔62的第一侧186，轮毂230紧靠壳体内表面210，这样就在第一臂侧面240和壳体终端表面212之间限定出支撑板间隙246。需要理解的是，支撑板间隙246具有与插孔间隙204近似相同的宽度。但是，需要注意的是，支撑板间隙246可以具有能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意宽度。支撑板66紧靠前插孔62，这样开口244分别与前插孔62、后插孔60和轴承壳体64的相应开口202、184和218对准。当对准开口218和244时，张紧螺栓68穿过开口244、202和184插入到开口218中从而将轴承壳体64、支撑板66、后插孔60和前插孔62机械耦合在一起。张紧螺栓68是螺钉。需要理解的是，任意类型的对准零件(未图示于图3中)都可以提供来调节开口244、202和184与开口218的对准。
如此装配和耦合，后间隙248就被限定在壳体第二端面216和顶面92之间。同样地，前间隙250就被限定在本体第一侧224和第二顶面124之间。需要理解的是，密封件252位于后间隙248和前间隙250内。需要注意的是，间隙248和250分别调节后外密封环72和壳体64之间的、以及前外密封环104和支撑板之间的角度失准。在该示例性实施例中，密封件252是正面接触密封，比如是唇式密封和保护罩，但不限于此。但是，在其它实施例中，密封件252可以是能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意类型的密封。
需要理解的是，密封件252用橡胶制造。虽然该示例性实施例将密封件252记载为用橡胶制造，但是在其它实施例中，密封件252可以用能够使自动对准轴承座46具有此处所述功能的任意材料制造。如果在表面152、174或192上使用润滑剂，密封件252将润滑剂(未图示于图3中)分别留在各个间隙248和250之内，并分别将污染物保持在各个间隙248和250的外部。
在运行期间，转子叶片22的弯曲以及齿轮箱34的弹性支撑内的水平和纵向平移将带来轴30的角度失准。具体而言，轴30可能会经历以中心线136和24的交叉点137为中心的旋转，从而导致轴30在自动对准轴承座46处角度失准。这样，轴30可能会水平地、纵向地，或者既水平地又纵向地呈角度地放置在自动对准轴承座46处。自动对准轴承座46在保证轴30的旋转的同时调节这些角度失准。
需要理解的是，前轴承密封环50、后轴承密封环48和过渡连接件52组成第一组件。同样地，前插孔62、后插孔60、轴承壳体64、支撑板66和张紧螺栓68组成第二组件。需要注意的是，角度失准主要通过允许第一组件在第二组件内的角度位移而被调节。这样，角度失准带来的弯矩荷载在第二组件内就不再起力矩作用。而是将弯矩荷载转换为主轴承32处和齿轮箱34处的轴30的支撑之间的成对反作用力。过渡连接件52在减摩插入件56和58内的角度位移调节或补偿轴30的角度失准。轴30的角度位移减小时，过渡连接件52回到它的原始位置。需要理解的是，过渡连接件52的表面152重复地紧靠减摩插入件56和58滑动时，插入件材料表面会恶化。
调节角度失准的第二个方式是通过压缩柔顺的塑料减摩插入件56和58。这样，角度失准带来的负载就被转换和消散。压缩减摩插入件56和58也减小了表面152和表面174和192之间的空间，从而调节和补偿轴30的角度失准。轴30的角度位移减小时，被压缩的减摩插入件56和58就膨胀到它们的原始位置。需要理解的是，减摩插入件56和58重复地被压缩和膨胀时，插入件材料会恶化。
因此，减摩插入件材料恶化时，张紧螺栓68就转为将前插孔62朝后插孔60平移。后插孔60和前插孔62向彼此平移，后和前插入件56和58也分别向彼此平移。插入件56和58向彼此平移增加了插入件的使用寿命。需要理解的是，插入件材料与表面152、192和174保持柔顺接触，并且由于对称而均匀地磨损。
图4所示的信息与图3所示的信息相同，下面将详细描述。这样，图4中说明的与图3所说明的组件相同的组件使用与图3中所用的相同的附图标记来标识。
图4是自动对准轴承座46的另一示例性实施例的部分截面图。该另一示例性实施例与图3所示的类似。但是，过渡连接件52的本体第二面152没有弯曲轮廓。本体第二面152代之以包括第一线性表面254和第二线性表面256，每个都远离位于后端154和前端154中间的顶点258倾斜。第一线性表面254从顶点258向后端154倾斜下来，第二线性表面256从顶点258向前端156倾斜下来。本体第二面152包括两个倾斜面，代替了单个的弯曲轮廓，有利于降低制造成本。
通过改变本体第二面152的轮廓，后插孔60和第一线性表面254之间的间隔260增大了。同样地，前插孔62和第二线性表面256之间的空间262也增大了。减摩插入件56和58不需要粘接到任何表面上，是自动定心的，而且考虑到一致性还可以射出成形。需要理解的是，在角度失准期间，减摩插入件56和58与第一组件一起有角度地(angularly)旋转，并紧靠后插孔60和前插孔62滑动。这个实施例还方便替换插入件56和58。
图5所示的信息与图3所示的信息相同，下面将详细描述。这样，图5中说明的与图3所说明的组件相同的组件使用与图3中所用的相同的附图标记来标识。
图5是自动对准轴承座46的再一示例性实施例的部分截面图。该再一示例性实施例与图3所示的类似。但是，过渡连接件52被分成两半，和后轴承密封环48和前轴承密封环50组合在一起。具体而言，过渡连接件52的后一半与后外密封环72组合，前一半与前外密封环104组合。过渡连接件52不包括构件148。该再一实施例不包括隔离物54。这样，再该再一示例性实施例中，提供单个的轴承腔264。具体而言，轴30、本体第一表面150、内长臂终端表面110、外长臂终端表面122、第一终端表面90和终端表面78限定出轴承264。需要理解的是，轴承腔264被定向为关于中心线136对称，并约束轴30。轴承腔264可以容纳至少一个轴承(未图示于图5中)。
图6所示的信息与图4和5所示的信息相同，下面将详细描述。这样，图6中说明的与图4和5所说明的组件相同的组件使用与图4和5中所用的相同的附图标记来标识。
图6是自动对准轴承座46的再一示例性实施例的部分截面图。该再一示例性实施例与图4和5所示的类似。具体而言，自动对准轴承座46包括本体第二表面152的改进轮廓，该第二表面包括倾斜表面254和256，并与间隔260和262的增大相关。而且，过渡连接件52被分成两半，和后轴承密封环48和前轴承密封环50组合在一起。具体而言，过渡连接件52的后一半与后外密封环72组合，前一半与前外密封环104组合。过渡连接件52不包括构件148。该再一实施例不包括隔离物54，因此单个的轴承腔264被提供在轴30的周围。减摩插入件56和58不需要粘接到任何表面上，是自动定心的，而且考虑到一致性还可以射出成形。这个实施例还方便替换插入件56和58。
图7所示的信息与图3所示的信息相同，下面将详细描述。这样，图7中说明的与图3所说明的组件相同的组件使用与图3中所用的相同的附图标记来标识。
图7是自动对准轴承座46的又一示例性实施例的部分截面图。该又一示例性实施例与图3所示的类似。但是，自动对准轴承座46不包括过渡连接件52。自动对准轴承座46代之以包括容纳至少一个轴承(未图示于图7中)的单个轴承腔264，该轴承的外径是逐渐倾斜变小的，从而直接与后减摩插入件56及前减摩插入件58接触，或者与它们相连接。减摩插入件56和58不需要粘接到任何表面，是自动定心的，而且考虑到一致性还可以射出成形。该实施例也方便替换插入件56和58。
在该实施例中，后外密封环72和前外密封环104分别包括从其延伸的臂266和268。具体而言，臂266垂直远离短臂终端表面90延伸，臂268垂直远离外长臂终端表面122延伸。臂266和268轴向对准并将后外密封环72及前外密封环104分别与轴承(未图示于图7中)的外环耦合。
在上述的每个实施例中，自动对准轴承座都有利于提高主轴承的使用寿命。具体而言，在每个实施例中，自动对准轴承座减轻与轴失准相关的力矩并将力传递到第一组件和第二组件之间的界面。其结果是，风轮机的运行有利于最小化对主轴承的损坏。相应地，风轮机性能和组件的使用寿命都以经济的成本的和可靠的方式提高。
上面详细描述了自动对准轴承座的示例性实施例。该自动对准轴承座并不局限于与这里所描述的特定的风轮机实施例一起使用，而是该自动对准轴承座能够与这里所描述的其它自动对准轴承座部件分开独立使用。而且，本发明并不局限于上面详细描述的自动对准轴承座的实施例。而是自动对准轴承座实施例的其它变形也可以用在权利要求书的宗旨和范围之内。
虽然已经以不同的特定实施例的形式描述了本发明，但是本领域技术人员将意识到本发明能够用权利要求书的宗旨和范围内的变形来实施。
       部件列表
  10   风轮机
  12   塔
  14   支撑表面
  16   机舱
  18   转子
  20   轮毂
  22   转子叶片
  24   中心线
  26   尖端
  28   传动轮系
  30   轴
  32   主轴承
  34   齿轮箱
  36   驱动发电机
  38   主框架
  40   偏转驱动
  42   偏转舱面
  44   气象标
  46   自动对准轴承座
  48   后密封环
  50   前轴承密封环
  52   过渡连接件
  54   隔离物
  56   减摩插入件
  57   间隙
  60   后插孔
  62   前插孔
  64   轴承壳体
  66   支撑板
  68   张紧螺栓
  70   后内密封环
  72   后外密封环
  74   长臂
  76   短臂
  78   终端表面
  80   底面
  82   短臂终端表面
  84   端面
  90   长臂终端表面
  92   顶面
  94   短臂底面
  100   后轴承密封
  102   前内密封环
  104   前外密封环
  112   长臂底面
  116   短臂端面
  132   前轴承密封
  134   间隔
  136   中心线
  137   交叉点
  138   隔离物顶面
  140   隔离物左侧面
  142   隔离物右侧面
  144   隔离物底面
  146   本体
  148   构件
  150   表面
  152   本体第二面
  154   后端
  156   前端
  158   构件顶侧
  160   构件左侧
  162   构件右侧
  164   后轴承腔
  168   第一侧
  170   第二侧
  172   第三侧
  174   第四侧
  176   第一侧第一端
  178   第一侧第二端
  180   第三侧第一端
  182   第三侧第二端
  184   径向分布的开口
  186   第一侧
  188   第二侧
  190   第三侧
  192   第四侧
  194   第一侧第一端
  196   第一侧第二端
  198   第三侧第一端
  200   第三侧第二端
  204   插孔间隙
  206   第一臂
  208   第二臂
  210   内表面
  212   终端表面
  214   侧表面
  216   第二终端表面
  218   螺纹开口
  220   本体
  222   板臂
  224   本体第一侧
  226   本体第二侧
  228   本体第三侧
  230   轮毂
  232   第一端
  234   第二端
  236   侧端面
  238   轮毂端面
  240   第一臂侧面
  242   臂终端
  244   开口
  246   板间隙
  248   间隙
  250   前间隙
  252   密封件
  254   第一线性表面
  256   第二线性表面
  258   顶点
  260   间隔
  264   轴承腔
  266   臂

Claims (20)

1.一种组装转子轴组件的方法，所述方法包括：
形成围绕转子轴延伸的第一组件；
形成围绕所述第一组件延伸的第二组件，以形成自动对准轴承座，所述自动对准轴承座约束着所述转子轴，所述第二组件包括前插孔和后插孔；
建立限定在所述第一组件和所述第二组件之间的界面，其中，所述截面约束着所述转子轴；以及
将减摩插入件定位在限定在所述第一组件和所述第二组件之间的界面上，其中，所述减摩插入件约束着所述转子轴，所述减摩插入件包括与所述前插孔对应的前减摩插入件和与所述后插孔对应的后减摩插入件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，定位所述减摩插入件的步骤还包括将由热塑性塑料、热固塑料、人造橡胶、共聚物、纤维加固塑料、巴氏合金、青铜和橡胶中的至少一个制成的减摩插入件定位在所述界面上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一组件的步骤包括至少由过渡连接件、前轴承密封环和后轴承密封环形成所述第一组件。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一组件内限定至少一个可调整的轴承腔。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括由至少一个调整机构形成所述第二组件，所述至少一个调整机构被构造成调整限定在所述前插孔和后插孔之间的插孔间隙。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将至少一个调整机构重新定位，以有利于提高所述减摩插入件的使用寿命。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括朝着所述后插孔移动所述前插孔，使得所述前减摩插入件被朝着所述后减摩插入件移动，由此有利于提高所述减摩插入件的使用寿命。
8.一种自动对准轴承座系统，包括：
包括第一组件和第二组件的自动对准轴承座；和
限定在所述第一组件和所述第二组件之间的界面，减摩插入件位于界面上，所述自动对准轴承座被定位成约束着一轴，使得当所述轴出现失准时，所述减摩插入件调节所述轴的失准。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一组件包括至少一个轴承腔。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个轴承腔包括至少一个预紧轴承。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一组件包括过渡连接件、前轴承密封环和后轴承密封环，所述前轴承密封环和所述后轴承密封环是可动的，以调整所述至少一个轴承腔。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二组件至少包括后插孔、前插孔、壳体、支撑板和用于调整限定在所述前插孔和所述后插孔之间的插孔间隙的至少一个调整机构。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述至少一个调整机构将所述前插孔耦合到所述后插孔。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述过渡连接件在所述前插孔的内部以及所述后插孔的内部有角度地旋转。
15.一种用于调节转子轴的失准的装置，所述装置包括：
包括第一组件和第二组件的自动对准轴承座；
所述第一组件包括过渡连接件、隔离物、前轴承密封环和后轴承密封环；
所述第二组件包括前插孔、后插孔、壳体、支撑板和用于调整限定在所述前插孔和所述后插孔之间的插孔间隙的至少一个调整机构；和
位于限定在所述第一组件和第二组件之间的界面上的减摩插入件。
16.根据权利要求15所述的装置，其中当所述至少一个调整机构重新定位时，所述前插孔向所述后插孔移动，从而有利于提高所述减摩插入件的使用寿命。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一组件包括至少一个轴承腔。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个轴承腔包括至少一个预紧轴承。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述过渡连接件具有弯曲轮廓，所述前插孔具有弯曲轮廓，所述后插孔具有弯曲轮廓，所述过渡连接件的所述弯曲轮廓与所述前插孔和所述后插孔的所述弯曲轮廓同心对齐。
20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述减摩插入件包括前减摩插入件和后减摩插入件，所述前减摩插入件对应于所述内前插孔，所述后减摩插入件对应于所述后插孔。
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