CN103195820A - 风力发电机主轴轴承密封装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

风力发电机主轴轴承密封装置及其制造方法，密封装置包括外密封环（2）；内密封环（1）；异型油封（5），外密封环（2）上近内密封环（1）部位具有凹台，凹台的近内密封环（1）方向和外密封环（2）的一端面方向未封闭，异型油封（5）至少有一部分位于凹台内，位于异型油封（5）外侧的偏心垫片（4）通过紧固件（3）将异型油封（5）连接在外密封环（2）上。制造方法包括以下步骤：按内密封环（1）的尺寸要求加工成毛坯件；毛坯件渗碳，渗碳后在渗碳炉内冷却至温度低于600℃后出炉；渗碳后的毛坯件经半精车加工；半精车后的工件经淬火；淬火后精加工至符合要求的内密封环。

Description

风力发电机主轴轴承密封装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及风力发电机装备技术领域，尤其是涉及一种风力发电机主轴轴承的密封装置；本发明还涉及一种风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法；本发明还涉及一种制造风力发电机主轴轴承密封装置的工装夹具。

背景技术

风力发电机(简称风机)主轴是机组传动系统的重要部件，主轴浮动轴承和推力轴承普遍存在油封密封泄漏的问题，严重影响了风机的安全稳定运行。针对风机主轴轴承低速重载的特点选择合适的油封，可降低油封密封的泄漏量，有效避免轴承因缺油而造成的烧损，不但可减轻由于泄漏造成的环境污染，更可提高风机主轴轴承运行的稳定性和经济性。

目前风力发电机主轴轴承的密封多采用两道或更多道的V型密封，此种密封圈仅起端面密封和防尘作用, 对运行在交变载荷下的低速重载风机主轴轴承的密封效果差；此外，外界微小颗粒杂质极易侵入油封内部，一旦有外界微小颗粒杂质的挤入，会很容易吸附并堆积在起作用的油膜位置，这些杂质颗粒物首先会击碎油膜，使密封失效，并随着轴不断地转动，金属表面会逐渐被刮出毛刺、凹痕，最后导致所接触的密封件被刮坏。有人针对已投入运行的风机, 在不改变主轴轴承相关部件金属结构的基础上，对V 形密封圈加装非标准的薄叶型弹簧，同时采用弹簧圈箍紧密封圈，适当增加V 形密封圈唇口与主轴的接触面积与接触应力，来有效增强V 形密封圈对油脂的密封效果，但效果的提升仍然有限，不能从根本上解决风机主轴密封件易失效的问题，特别是针对国内多数风电场的使用环境，因风沙大，空气中的微小颗粒杂质含量远超欧美地区，风机主轴密封极易失效，严重影响了风机的安全稳定运行，维护成本极高，所以解决此项问题迫在眉睫。

针对现有技术的不足，人们曾试想将主轴密封的外密封环的密封充填材料改为橡胶密封圈，然而因外密封环的厚度不够，不能安装橡胶密封圈，未能取得产业上的成功应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，一方面，本发明提出一种风力发电机主轴轴承密封装置，能提高密封性能，降低设备故障率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的风力发电机主轴轴承密封装置，包括外密封环；位于所述外密封环内圈内与外密封环间隙配合连接的内密封环；异型油封，所述外密封环上近内密封环部位具有凹台，所述凹台的近内密封环方向和外密封环的一端面方向未封闭，所述异型油封至少有一部分位于所述凹台内，位于异型油封外侧的偏心垫片通过紧固件将所述异型油封连接在所述外密封环上。

作为本发明的改进方案之一，所述的风力发电机主轴轴承密封装置的内密封环近外密封环的表面布氏硬度值不低于50HB，表面粗糙度Ra0.8μm以上。 

作为本发明的改进方案之二，所述的风力发电机主轴轴承密封装置的异型油封与内密封环的接触部具有防尘唇、第一密封唇、第二密封唇。

另一方面，本发明提出一种风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法，能显著提高制造精度，提高产品的合格率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法，制造内密封环的材料使用Q345C、Q345D或Q345E钢，制造过程包括以下步骤：按内密封环（1）的尺寸要求加工成毛坯件，毛坯件尺寸误差控制在+0.5mm～+1.2mm；毛坯件在900～950℃温度下渗碳，渗碳后在渗碳炉内冷却至温度低于600℃后出炉；渗碳后的毛坯件经半精车加工，加工后工件尺寸误差控制在+0.1mm～+0.4mm；半精车后的工件在780～810℃温度下淬火；淬火后精加工至符合要求的内密封环。

进一步地，本发明提供的风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法，所述渗碳过程使用一种工装夹具，所述夹具包括渗碳工装支座和渗碳工装压板，至少一个内密封环毛坯件被夹持在所述渗碳工装支座和渗碳工装压板之间。

本发明还提供一种用于风力发电机主轴轴承密封装置内密封环制造的工装夹具，所述工装夹具用应于渗碳过程中，所述工装夹具具有渗碳工装支座；渗碳工装压板；与所述渗碳工装支座中部连接的吊装柱；至少一个内密封环毛坯件被夹持在所述渗碳工装支座和渗碳工装压板之间。

在不冲突的情况下，上述改进方案可单独或组合实施。

本发明带来的有益效果：本发明提供的风力发电机主轴轴承密封装置，通过独特的结构设计和加装偏心垫片，解决了因外密封环的厚度不够，不能安装橡胶密封圈的技术问题，实现了在产业上的应用，能提供更好的密封效果；提供的风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法及内密封环制造的工装夹具，具有加工过程中产品变形较小的优点，显著提高制造精度，提高产品的合格率；经渗碳、淬火处理后，内密封环近外密封环的端表面具有较高的硬度，提高其耐磨性能，而内密封环的内部仍能保持原料钢材的性能，满足密封装置的使用环境要求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例1密封装置的结构示意图； 

图2为图1的局部放大结构示意图；

图3为实施例2密封装置外密封环的凹台的结构示意图；

图4为渗碳工装夹具结构示意；

图5为图4的A-A向结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示的风力发电机主轴轴承密封装置，包括外密封环2，内密封环1位于所述外密封环2内圈内并与外密封环2间隙配合连接，外密封环2上近内密封环1部位具有一T型凹台，T型凹台的近内密封环1方向和外密封环2的一端面方向未封闭，所述异型油封5的一部分位于所述T型凹台内，位于异型油封5外侧的偏心垫片4通过多个紧固螺栓3将所述异型油封5连接在所述外密封环2上，所述异型油封5与所述内密封环1的接触部具有防尘唇51、第一密封唇52、第二密封唇53；所述内密封环1上近外密封环2的端表面布氏硬度值不低于50HB，表面粗糙度Ra0.8μm以上。 

为了满足内密封环1在低温时的使用性能，所述内密封环的制造钢材选用Q345C、Q345D或Q345E钢之一，制造过程包括以下步骤：按内密封环1的尺寸要求加工成毛坯件，毛坯件尺寸误差控制在+0.5mm～+1.2mm；毛坯件在900～950℃温度下渗碳，渗碳后在渗碳炉内冷却至温度低于600℃后出炉，渗碳过程使用一种工装夹具，参见图4和图5，所述工装夹具包括渗碳工装支座7和渗碳工装压板6，渗碳工装支座7的中部连接有吊装柱，多个内密封环1的毛坯件重叠在一起被夹持在所述渗碳工装支座7和渗碳工装压板8之间；渗碳后的毛坯件经半精车加工，加工后工件尺寸误差控制在+0.1mm～+0.4mm；半精车加工后的工件在780～810℃温度下淬火；淬火后精加工至符合参数要求的内密封环。内密封环1上近外密封环2的端表面的布氏硬度值不低于50HB，表面粗糙度Ra0.8μm以上，如Ra0.8μm、Ra0.4μm、Ra0.2μm。

在其它实施例中，外密封环2的凹台可以有其它形状，如图3所示的形状。

生产过程中用Q345C、Q345D或Q345E钢制作的内密封环1的毛坯件，在900～950℃温度下渗碳时，若采用常规的渗碳方法，渗碳后毛坯件的变形量达到2mm以上,加工后已不可能达到内密封环1的加工精度要求，导致产品报废，不能实现产业化生产。

经检测，内密封环1的毛坯件经渗碳后在渗碳炉内冷却后降温出炉，可减小渗碳后毛坯件的变形量。

测试结果如下表：

出炉温度℃	>850	780	700	600	550
						变形量mm	>2	>2	0.8～1.2	0.3～0.5	0.3～0.5

    测试结果表明：毛坯件经渗碳后在渗碳炉内冷却降温至600℃后出炉，毛坯件的变形量基本不再受出炉温度的影响，可以达到制作精度要求。

另外的测试结果还表明：毛坯件尺寸误差控制在+0.5mm～+1.2mm，可使渗碳厚度不超过1.3mm，加工后既能使内密封环1近外密封环2的端表面布氏硬度值达到50HB，又能降低渗碳后毛坯件的变形量。

另外的测试结果还表明：毛坯件渗碳过程中使用工装夹具，将多个内密封环1的毛坯件重叠在一起，被夹持在所述渗碳工装支座7和渗碳工装压板8之间，因毛坯件放置在水平方向的渗碳工装支座7上，上部有渗碳工装压板8的压平及隔离渗碳氛围，可降低渗碳后毛坯件的变形量。

显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风力发电机主轴轴承密封装置，包括外密封环（2）；位于所述外密封环（2）内圈内与外密封环（2）间隙配合连接的内密封环（1）；异型油封（5），其特征在于：所述外密封环（2）上近内密封环（1）部位具有凹台，所述凹台的近内密封环（1）一方和外密封环（2）的一端面方未封闭，所述异型油封（5）至少有一部分位于所述凹台内，位于异型油封（5）外侧的偏心垫片（4）通过紧固件（3）将所述异型油封（5）连接在所述外密封环（2）上。

2.根据权利要求1所述的风力发电机主轴轴承密封装置，其特征在于：所述内密封环（1）近外密封环（2）的表面布氏硬度值不低于50HB，表面粗糙度Ra0.8μm以上。

3.根据权利要求1所述的风力发电机主轴轴承密封装置，其特征在于：所述异型油封（5）与内密封环（1）的接触部具有防尘唇（51）、第一密封唇（52）、第二密封唇（53）。

4.一种权利要求1所述风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法，其特征在于：制造所述内密封环的材料使用Q345C、Q345D或Q345E钢，制造过程包括以下步骤：按内密封环（1）的尺寸要求加工成毛坯件，毛坯件尺寸误差控制在+0.5mm～+1.2mm；毛坯件在900～950℃温度下渗碳，渗碳后在渗碳炉内冷却至温度低于600℃后出炉；渗碳后的毛坯件经半精车加工，加工后工件尺寸误差控制在+0.1mm～+0.4mm；半精车后的工件在780～810℃温度下淬火；淬火后精加工至符合要求的内密封环。

5.根据权利要求4所述风力发电机主轴轴承密封装置的制造方法，其特征在于：所述渗碳过程使用一种工装夹具，所述夹具包括渗碳工装支座（7）和渗碳工装压板（6），至少一个内密封环（1）毛坯件被夹持在所述渗碳工装支座（7）和渗碳工装压板（6）之间。

6.一种用于风力发电机主轴轴承密封装置内密封环（1）制造的工装夹具，所述工装夹具用应于渗碳过程中，其特征在于：所述工装夹具具有渗碳工装支座（7）；渗碳工装压板（6）；与所述渗碳工装支座（7）中部连接的吊装柱；至少一个内密封环（1）毛坯件被夹持在所述渗碳工装支座（7）和渗碳工装压板（6）之间。

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