CN103104598A - 大型风电机组双滚道偏航轴承 - Google Patents

大型风电机组双滚道偏航轴承 Download PDF

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方锡元
陈文�
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Abstract

本发明大型风电机组双滚道偏航轴承包括：外圈和内圈，在外圈和内圈之间有一上滚道，上滚道为两个半圆形凹槽合并成截面为圆形的凹槽，凹槽内装有若干个上钢球和上隔离块，在外圈和内圈之间还有一下滚道，下滚道在上滚道的下方，下滚道为嵌入为外圈内侧和内圈外侧的等腰直角三角形凹槽，两凹槽合并成截面为正方形的凹槽，在上述正方形的凹槽内装有若干个下钢球、滚柱和下隔离块，相邻的下钢球与滚柱之间、相邻的下钢球之间和相邻的滚柱之间分别由下隔离块隔开，本发明针对特大直径偏航轴承的工艺需要，提供一种设有上、下两条不同形状的滚道的偏航轴承，在充分保持钢球式结构性价合理、灵敏度高特点的同时，又有效发挥滚柱式结构接触点多、承载力强和平稳度高的优势。

Description

大型风电机组双滚道偏航轴承
技术领域
本发明主要涉及新型机械产品技术领域，尤其涉及一种兆瓦级以上的大型风力发电机组的大直径偏航轴承的滚动结构设计。 
背景技术
兆瓦级以上的风力发电机组，通常塔高百米左右。在塔筒的顶端，设有一套直径3～4米的大型偏航轴承，用来上连机头、下接筒体，犹如人的颈脖一般。这套偏航轴承，既要承受来自发电机和桨叶重力的轴向载荷，同时，又要承担偏航摆动、风向风速和叶片旋转等所产生的径向载荷和倾覆载荷，其功能和作用不可小觑。偏航轴承的滚动结构，大都采用单滚道四点接触球式设计。 
发明内容
本发明目的是为了解决现有的大型偏航轴承的承载力和平稳度不够的问题，而提供一种用于兆瓦级以上风力发电机组的大型风电机组双滚道偏航轴承，它设有两条不同形状的滚道、以装填钢球为主、辅以少量滚柱的大型偏航轴承，以增强它的承载力和平稳度。 
本发明是通过以下技术方案实现的： 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，它包括：外圈和内圈，外圈套装在内圈的圆周外，内圈的内侧有一内齿，在外圈和内圈之间有一上滚道，上滚道为分别嵌入外圈内侧和内圈外侧的半圆形凹槽，上述两个半圆形凹槽合并成截面为圆形的凹槽，在上述圆形的凹槽内装有若干个上钢球和若干个上隔离块，相邻上钢球之间由上隔离块隔开，另外：在外圈和内圈之间还有一下滚道，下滚道在上滚道的下方，下滚道为嵌入为外圈内侧和内圈外侧的等腰直角三角形凹槽，上述两等腰直角三角形凹槽合并成截面为正方形的凹槽，在上述正方形的凹槽内装有若干个下钢球、滚柱和下隔离块，相邻的下钢球与滚柱之间、相邻的下钢球之间和相邻的滚柱之间分别由下隔离块隔开； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述下隔离块包括：隔 离相邻的两下个钢球的球隔离块、隔离相邻两个滚柱的柱隔离块和隔离相邻下钢球和滚柱的球柱隔离块，球隔离块与下钢球的接触面分别为两个球面；柱隔离块与滚柱的接触面分别为两个圆柱面；球柱隔离块与钢球的接触面为球面，与滚柱的接触面为圆柱面； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：在所述下滚道内下钢球和滚柱的数量比为（10～20）∶1，滚柱以2～3只为一组，8～12组滚柱均布在正方形的凹槽内的下钢球间； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：在所述下滚道内，相邻的滚柱之间的轴线相互垂直，且两种同一轴线方向的滚柱的数量相等； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述下滚道中下钢球的直径与滚柱的直径相等，滚柱的圆柱体高度（h）小于滚柱的直径（d），以保证滚柱的圆柱面接触下滚道壁而其两端不接触下滚道壁； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述上隔离块包括：隔离相邻的两个上钢球的球隔离块，球隔离块与钢球的接触面分别为两个球面； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述内圈高于外圈安装，在内圈的外侧圆周和外圈的内向圆周上分别开有密封槽，密封圈的一侧装在上述密封槽内，密封圈的另一侧分别搭接在外圈的上端面和内圈的下端面上； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述内外圈上均设有若干个沿着圆周均布的安装孔，内圈的安装孔与机头法兰固定，外圈的安装孔与塔顶法兰固定； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：所述外圈外侧的圆周上开有上下两层各4～8只分别通向上滚道和下滚道的油孔，油孔口部设有油嘴，用于上滚道、钢球、滚柱和隔离块的润滑； 
本发明的一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其中：在外圈外侧的圆周上正对上滚道和下滚道各开有一装填孔，用于装填滚柱、钢球和隔离块，装填完毕后用堵头封闭，并用销钉加以固定。 
本发明针对特大直径偏航轴承的工艺需要，提供一种设有上、下两条不同形状的滚道的偏航轴承，并且在其下滚道中，既装填多数钢球，又辅以少量的滚柱组，在充分保持球式结构性价合理、灵敏度高特点的同时，又有效发挥柱式结构 接触点多、承载力强和平稳度高的优势。 
附图说明
图1为大型风电机组双滚道偏航轴承局部剖面结构示意图； 
图2为大型风电机组双滚道偏航轴承的下滚道内装填下钢球、滚柱和下隔离块的示意图； 
图3为大型风电机组双滚道偏航轴承的下钢球与滚柱尺寸比较图； 
图4（a）、图4（b）和图4（c）为大型风电机组双滚道偏航轴承的隔离块形状示意图。 
在图1至图4中，标号1为外圈，标号2为内圈，标号3为内齿，标号4为上滚道，标号5为上钢球，标号6为上隔离块，标号7为下滚道，标号8为下钢球，标号9为滚柱，标号10为下隔离块，标号11为密封圈，标号12为装填孔，标号13为油孔，标号14为安装孔，标号101为球隔离块，标号102为柱隔离块，标号103为球柱隔离块。 
具体实施方式
如图1所示，一种大型风电机组双滚道偏航轴承包括：外圈1和内圈2，外圈套装在内圈2的圆周外，内圈2高于外圈1安装，在内圈2的外侧圆周和外圈1的内向圆周上分别开有密封槽，密封圈11的一端装在上述密封槽内，密封圈11的另一端分别搭接在内圈2的下端面和外圈1的上端面上。内圈2的内侧有一内齿3，外圈1和内圈2的圆周上开有若干个沿着圆周均布的安装孔14（图1中只标注了内圈2的安装孔14），内圈2的安装孔14与机头法兰固定，外圈1的安装孔14与塔顶法兰固定。在外圈1和内圈2之间有一上滚道4，上滚道4为分别嵌入外圈1内侧和内圈2外侧的半圆形凹槽，上述两个半圆形凹槽合并成截面为圆形的凹槽，在上述圆形的凹槽内装有若干个上隔离块6和若干个上钢球5，相邻钢球上5之间由上隔离块6隔开，上隔离块6包括：隔离相邻的两个上钢球5的球隔离块101（参见图4a），球隔离块101与上钢球5的接触面分别为两个球面。 
如图1所示，在外圈1和内圈2之间还有一下滚道7，下滚道7在上滚道4的下方，下滚道7为嵌入为外圈1内侧和内圈2外侧的等腰直角三角形凹槽，上述两等腰直角三角形凹槽合并成截面为正方形的凹槽，在上述正方形的凹槽内装 有若干个下钢球8、滚柱9和下隔离块10，相邻的下钢球8与滚柱9之间、相邻的下钢球8之间和相邻滚柱9之间分别由下隔离块10隔开。 
如图4所示，下隔离块10包括：隔离相邻的两个下钢球5的球隔离块101（如图4a所示）、隔离相邻两个滚柱9的柱隔离块102（如图4b所示）和隔离相邻下钢球5和滚柱9的球柱隔离块103（如图4c所示），球隔离块101与钢球5的接触面分别为两个球面；柱隔离块102与滚柱9的接触面分别为两个圆柱面；球柱隔离块103与钢球5的接触面为球面，与滚柱9的接触面为圆柱面。 
如图2所示，下滚道7内的下钢球8和滚柱9的数量比为10-20：1，滚柱9以2～3只为一组，8～12组滚柱9均布在正方形的凹槽内，相邻的滚柱9之间的轴线相互垂直。下滚道7内相同轴线方向的滚柱9的数量相同。例如：某偏航轴承设计装填滚动体180只，设定装填滚柱10组、每组3只，则装填序列为：“15个下钢球—3个滚柱—15个下钢球—3个滚柱—15个下钢球……”。如图3所示，下钢球8的直径与滚柱9的直径相等，滚柱9的直径（d）与高度（h）之比为：d＞h；以保证滚柱9的圆柱面接触下滚道壁而其两端不接触下滚道壁。下钢球8的直径与上钢球5的直径可以相等，也可以不相等，但是其形状完全相同，均为球形。 
如图1所示，外圈1外侧的圆周上开有4-8条分别通向上滚道4和下滚道7的油孔13（如图1中的双虚线所示），油孔口部设有油嘴（图1中未画出），用于给上滚道4内的上钢球5与上隔离块6和下滚道7内的下钢球8、下隔离块10与滚柱9进行润滑。在外圈1外侧的圆周上正对上滚道4和下滚道7各开一装填孔12（如图1中横向两条虚线所示），用于装填上滚道4中的上钢球5和上隔离块6，和装填下滚道7的下钢球8、下隔离块10和滚柱9，装填完毕后用堵头封闭，并用销钉加以固定。 
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。 

Claims (10)

1.一种大型风电机组双滚道偏航轴承，它包括：外圈（1）和内圈（2），外圈（1）套装在内圈（2）的圆周外，内圈（2）的内侧有一内齿（3），在外圈（1）和内圈（2）之间有一上滚道（4），上滚道（4）为分别嵌入外圈（1）内侧和内圈（2）外侧的半圆形凹槽，上述两个半圆形凹槽合并成截面为圆形的凹槽，在上述圆形的凹槽内装有若干个上钢球（5）和若干个上隔离块（6），相邻上钢球（5）之间由上隔离块（6）隔开，其特征在于：在外圈（1）和内圈（2）之间还有一下滚道（7），下滚道（7）在上滚道（4）的下方，下滚道（7）为嵌入为外圈（1）内侧和内圈（2）外侧的等腰直角三角形凹槽，上述两等腰直角三角形凹槽合并成截面为正方形的凹槽，在上述正方形的凹槽内装有若干个下钢球（8）、滚柱（9）和下隔离块（10），相邻的下钢球（8）与滚柱（9）之间、相邻的下钢球（8）之间和相邻的滚柱（9）之间分别由下隔离块（10）隔开。 
2.如权利要求1所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述下隔离块（10）包括：隔离相邻的两个下钢球（8）的球隔离块（101）、隔离相邻的两个滚柱（9）的柱隔离块（102）和隔离相邻的下钢球（8）和滚柱（9）的球柱隔离块（103），球隔离块（101）与下钢球（8）的接触面分别为两个球面；柱隔离块（102）与滚柱（9）的接触面分别为两个圆柱面；球柱隔离块（103）与下钢球（8）的接触面为球面，与滚柱（9）的接触面为圆柱面。 
3.如权利要求2所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：在所述下滚道（7）内的下钢球（8）和滚柱（9）的数量比为（10～20）∶1，滚柱（9）以2～3只为一组，8～12组滚柱（9）均布在正方形的凹槽内的下钢球（8）间。 
4.如权利要求3所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：在所述下滚道（7）内，相邻的滚柱（9）之间的轴线相互垂直，且两种同一轴线方向的滚柱（9）的数量相等。 
5.如权利要求4所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述下滚道（7）中的下钢球（8）的直径与滚柱（9）的直径相等，滚柱（9）的圆 柱体高度（h）小于滚柱（9）的直径（d），以保证滚柱（9）的圆柱面接触下滚道壁而其两端不接触下滚道壁。 
6.如权利要求5所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述上隔离块（6）包括：隔离相邻的两个上钢球（5）的球隔离块（101），球隔离块（101）与上钢球（5）的接触面分别为两个球面。 
7.如权利要求6所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述内圈（2）高于外圈（1）安装，在内圈（2）的外侧圆周和外圈（1）的内向圆周上分别开有密封槽，密封圈（11）的一端装在上述密封槽内，密封圈（11）的另一端分别搭接在内圈（2）的下端面和外圈（1）的上端面上。 
8.如权利要求6所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述内圈（2）和外圈（1）的圆周上开有若干个沿着圆周均布的安装孔（14）。 
9.如权利要求6所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：所述外圈（1）外侧的圆周上开有上、下两层各4～8个分别通向上滚道（4）和下滚道（7）的油孔（13），油孔口部设有油嘴，用于给上滚道（4）内的上钢球（5）与上隔离块（6）和下滚道（7）内的下钢球（8）、下隔离块（10）与滚柱（9）进行润滑。 
10.如权利要求6所述一种大型风电机组双滚道偏航轴承，其特征在于：在外圈（1）外侧的圆周上正对上滚道（4）和下滚道（7）各开有一装填孔（12）。 
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