CN101858384B - 一种三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统，其包括通风冷却系统、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和控制器，所述温度传感器Ⅰ设于轴承外圈Ⅱ上靠近径向滚子附近，温度传感器Ⅱ设于轴承内圈上靠近径向滚子附近，通风冷却系统沿轴承内圈布置，通风冷却系统通过冷却管路与变频风机相连，控制器通过信号线与温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和变频风机相连。使用本发明，可确保风机在工作时轴承径向游隙始终保持负游隙状态，有效克服由于电机不均衡磁拉力引起的振动，有利于延长风机的使用寿命。

Description

一种三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统
技术领域
本发明涉及一种气隙控制系统，尤其是涉及一种三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统。
背景技术
三列圆柱滚子轴承，因其制造工艺简单（相对圆锥滚子轴承而言），价格低廉，在风力发电机中，尤其是在直驱风力发电机中，应用十分广泛。但是，由于安装上的限制，现有轴承径向游隙往往是正游隙，无法保证轴承径向有负的游隙。随着风机功率的不断增大，主轴承的尺寸也随之增大，为了保证其正常安装，轴承的径向游隙也要随着增大，而随着径向游隙的增大，发电机定子与转子之间的气隙无法保证绝对均匀，这样，往往会产生不均匀的径向磁拉力。而现有轴承径向游隙往往是正游隙，无法提供预紧力来抵消不均匀的径向磁拉力，这样，往往会使得风机在工作时产生振动，影响风机的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种能使风机在工作时轴承径向游隙始终保持负游隙状态的三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统。
本发明的技术方案是：其包括通风冷却系统、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和控制器，所述温度传感器Ⅰ设于轴承外圈Ⅱ上靠近径向滚子附近，温度传感器Ⅱ设于轴承内圈上靠近径向滚子附近，通风冷却系统沿轴承内圈布置，通风冷却系统通过冷却管路与变频风机相连，控制器通过信号线与温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和变频风机相连。
温度传感器Ⅰ用于检测轴承外圈靠近径向滚子附近的温度，温度传感器Ⅱ用于检测轴承内圈靠近径向滚子附近的温度。
轴承内圈和轴承外圈的标准温度差                                                
Figure 2010101849296100002DEST_PATH_IMAGE001
可由公式
Figure 45800DEST_PATH_IMAGE002
计算得出，式中， 
Figure 2010101849296100002DEST_PATH_IMAGE003
为轴承径向游隙的变化量，为径向滚子的节圆直径，
Figure 608369DEST_PATH_IMAGE006
为轴承热膨胀系数。根据计算结果
Figure 966669DEST_PATH_IMAGE001
，在控制器上设定轴承内圈温度比轴承外圈温度高
Figure 626189DEST_PATH_IMAGE001
，温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ分别将各自测得的轴承内圈的温度
Figure 2010101849296100002DEST_PATH_IMAGE007
和轴承外圈的温度
Figure 864272DEST_PATH_IMAGE008
传到控制器进行比较，若-
Figure 138445DEST_PATH_IMAGE008
大于，则控制器发出指令启动变频风机来冷却轴承内圈，直到
Figure 421976DEST_PATH_IMAGE007
-不大于
Figure 987135DEST_PATH_IMAGE001
后则关闭变频风机，这样，即可通过需要的轴承径向负游隙值来控制轴承内外圈温差，从而使得轴承内圈向外膨胀产生一个预紧力，达到克服由于电机不均匀的径向磁拉力引起的振动的目的。
使用本发明，可确保风机在工作时轴承径向游隙始终保持负游隙状态，有效克服由于电机不均衡磁拉力引起的振动，有利于延长风机的使用寿命。
附图说明
图1 为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
参照附图，本实施例包括通风冷却系统6、温度传感器Ⅰ3、温度传感器Ⅱ9和控制器1，所述温度传感器Ⅰ3设于轴承外圈Ⅱ4上靠近径向滚子附近，温度传感器Ⅱ9设于轴承内圈5上靠近径向滚子附近，通风冷却系统6沿轴承内圈5布置，通风冷却系统6通过冷却管路7与变频风机8相连，控制器1通过信号线与温度传感器Ⅰ3、温度传感器Ⅱ9和变频风机8相连。
轴承外圈包括轴承外圈Ⅰ2和轴承外圈Ⅱ4，因轴承外圈Ⅰ2和轴承外圈Ⅱ4是紧固于一体的，在风机工作时，轴承外圈Ⅰ2的温度和轴承外圈Ⅱ4的温度是一样的，所以设于轴承外圈Ⅱ4上的温度传感器Ⅰ3测得的温度即为整个轴承外圈的温度。
温度传感器Ⅰ3用于检测轴承外圈靠近径向滚子附近的温度，温度传感器Ⅱ9用于检测轴承内圈5靠近径向滚子附近的温度。
轴承内圈和轴承外圈的标准温度差可由公式计算得出，式中， 
Figure 569798DEST_PATH_IMAGE003
为轴承径向游隙的变化量，
Figure 73592DEST_PATH_IMAGE005
为径向滚子的节圆直径，
Figure 562211DEST_PATH_IMAGE006
为轴承热膨胀系数。假设轴承径向正游隙值为+0.17mm，风机运行时，要求的轴承径向负游隙值为-0.05mm，则轴承径向游隙的变化量
Figure 860468DEST_PATH_IMAGE003
为0.17+0.05=0.22 mm；本实施例中选用的径向滚子的节圆直径
Figure 2010101849296100002DEST_PATH_IMAGE009
为1640mm，轴承的热膨胀系数
Figure 372221DEST_PATH_IMAGE010
=
Figure 2010101849296100002DEST_PATH_IMAGE011
，由此可计算出轴承内圈和轴承外圈的标准温度差=12℃。根据计算结果
Figure 757252DEST_PATH_IMAGE001
，在控制器1上设定内圈5温度比外圈温度高12℃，由于外圈是裸露在外界空气中的，所以在风机工作时，轴承外圈Ⅰ2、轴承外圈Ⅱ4的温度低于轴承内圈5的温度，温度传感器Ⅰ3和温度传感器Ⅱ9分别将各自测得的轴承内圈5的温度
Figure 741257DEST_PATH_IMAGE007
和轴承外圈的温度
Figure 287776DEST_PATH_IMAGE008
传到控制器1进行比较，若
Figure 648219DEST_PATH_IMAGE007
-
Figure 596584DEST_PATH_IMAGE008
大于12℃，则控制器1发出指令启动变频风机8来冷却轴承内圈5，直到-
Figure 785305DEST_PATH_IMAGE008
不大于12℃后才关闭变频风机8，这样，即可通过需要的轴承径向负游隙值来控制轴承内外圈温差，从而使得轴承内圈向外膨胀产生一个预紧力，达到克服由于电机不均匀的径向磁拉力引起的振动的目的。

Claims (1)

1.一种三列圆柱滚子轴承径向气隙控制系统，其特征在于，包括通风冷却系统、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和控制器，所述温度传感器Ⅰ设于轴承外圈Ⅱ上靠近径向滚子附近，温度传感器Ⅱ设于轴承内圈上靠近径向滚子附近，通风冷却系统沿轴承内圈布置，通风冷却系统通过冷却管路与变频风机相连，控制器通过信号线分别与温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和变频风机相连。
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