CN106438683A - 调心滚子轴承及包含该轴承的风电机组主轴传动链系统 - Google Patents

调心滚子轴承及包含该轴承的风电机组主轴传动链系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种调心滚子轴承，包括轴承外圈、轴承内圈、设置于所述轴承外圈与轴承内圈之间且具有两列兜孔的保持架和设置于所述保持架兜孔中的球面滚子，所述轴承外圈的内侧设有不对称的球面滚道，所述不对称的球面滚道为球面圆心与所述轴承中心不重合的圆弧形球面。所述轴承内圈和保持架均设置成与所述轴承外圈不对称球面滚道相对应的不对称结构。本发明还公开一种风电机组主轴传动链系统，所述主轴传动链系统包括上述调心滚子轴承。本发明通过改变轴承的内部结构，采用非对称式结构的调心滚子轴承，在不损失其本身调心功能的前提下，调整轴承受载时的载荷分配，达到避免单侧承载过大的问题，有效提高轴承的使用寿命。

Description

调心滚子轴承及包含该轴承的风电机组主轴传动链系统
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种调心滚子轴承及包含该轴承的风电机组主轴传动链系统。
背景技术
风力发电机的主轴传动链系统采用的结构有多种，其中双轴承系统是一种广泛使用的结构，以调心滚子轴承作为双轴承结构的支撑系统是目前风电行业内的常用选型。该双轴承系统中靠近叶轮端为浮动轴承，仅承受径向载荷，靠近发电机端为止推轴承，承受所有的轴向载荷和部分径向载荷。
研究表明，在使用中由于止推轴承承受轴向载荷的影响，该止推轴承承受轴向载荷一侧的受载(包括轴向载荷和径向载荷，其中径向载荷为主要载荷)要远大于另一侧，造成该侧的滚子及滚道很容易发生疲劳失效现象。而轴承一旦失效，更换轴承的费用要远远大于轴承本身的价值，由于更换成本过高，对轴承的使用寿命提高和故障率的降低就提出了更高的要求。
由此可见，上述现有的调心滚子轴承在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的能合理分配轴向和径向荷载的调心滚子轴承及包含该轴承的风电机组主轴传动链系统，成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种调心滚子轴承，使其在不损失调心功能的前提下，对承载时轴承的载荷分配做合理优化，缓解轴承单侧承载过大的问题，有效提高轴承的使用寿命，从而克服现有的调心滚子轴承的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种调心滚子轴承，包括轴承外圈、轴承内圈、设置于所述轴承外圈与轴承内圈之间且具有两列兜孔的保持架和设置于所述保持架兜孔中的球面滚子，所述轴承外圈的内侧设有不对称的球面滚道，所述轴承内圈和保持架均设置成与所述轴承外圈不对称球面滚道相对应的不对称结构。
作为本发明的一种改进，所述不对称的球面滚道为球面圆心与所述轴承中心不重合的圆弧形球面。
进一步改进，所述轴承内圈上两列滚道的倾斜角度不同，所述保持架上两列兜孔的加工角度不同。
作为本发明的另一种改进，所述不对称球面为具有两个圆心的不同圆弧形球面相接而成。
进一步改进，所述轴承内圈上两列滚道的沟曲率和倾斜角度均不同，所述保持架上两列兜孔的加工角度不同。
进一步改进，所述球面滚子采用对称型球面滚子。
进一步改进，所述保持架采用两侧分离式的保持架。
本发明还提供一种风电机组主轴传动链系统，所述主轴传动链系统采用双轴承系统，其包括设于叶片侧的浮动轴承和设于发电机侧的止推轴承，所述止推轴承采用上述的调心滚子轴承，其中所述调心滚子轴承接触角小的一侧安装在靠近叶片端，其接触角大的一侧安装在靠近发电机端。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明通过在现有对称式调心滚子轴承结构的基础上，将其轴承外圈的球面滚道旋转一较小角度，形成新的滚道面，相对于现有对称式调心滚子轴承而言，此时轴承外圈的滚道中心和轴承的中心不再重合。再根据轴承外圈滚道的变化，调整其轴承内圈的滚道，以改变轴承内圈滚道的圆心位置，使轴承内圈的倾角相对于轴承外圈而言保持不变。即通过改变轴承的内部结构，调整轴承受载时的载荷分配，达到避免单侧承载过大的问题，有效提高轴承的使用寿命。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明调心滚子轴承的结构示意图。
图2是本发明调心滚子轴承中轴承外圈的结构示意图。
图3是本发明调心滚子轴承中轴承内圈的结构示意图。
具体实施方式
参照附图1所示，本发明调心滚子轴承包括轴承外圈1、轴承内圈2、设置于轴承外圈1与轴承内圈2之间且具有两列兜孔的保持架4和设置于保持架4兜孔中的球面滚子3。
本发明中轴承外圈1的内侧设有不对称的球面滚道，较优实施例为，该球面滚道为球面圆心与该轴承中心不重合的圆弧形球面。当然，该不对称球面还可以为具有两个圆心的不同曲率的圆弧形球面相接而成。
本实施例为将现有的对称性球面滚道绕其球心向一侧旋转一较小角度，再将轴承的整体结构向旋转方向做一定量的偏移，保持轴承整体宽度不变，即新滚道的圆心位置偏离轴承的中心点位置，如附图1和2所示。
根据轴承外圈1的不对称设置，本发明中轴承内圈2上的滚道也呈不对称设置，即轴承内圈2的两列滚道倾斜角度不同，如附图3所示，两列弧形滚道的圆心不在同一水平线上，以使该轴承内圈2的倾角相对于轴承外圈1保持不变。
本发明中球面滚子3为与上述轴承外圈1和轴承内圈2滚道面相配合的球面滚子，优选采用表面修型的对称型球面滚子。
本发明保持架4的兜孔用于容纳上述球面滚子，由于球面滚子3的倾斜角度不同，其兜孔的加工角度也会两侧不对称，为保证轴承两侧应对不同的工况，该保持架4采用两侧分离式的保持架，以使保持架能适用于两列滚子的不同工况，同时两侧保持架的兜孔倾斜角度不同，方便加工。
以现有调心滚子轴承的原接触角为11.17°为例，依照上述方法顺时针旋转原对称性球面滚道2°，通过轴承内外圈的结构调整，使轴承一侧的接触角变为9.17°，另一侧的接触角变为13.17°，当该调心滚子轴承仅受径向载荷而无轴向载荷时，接触角为9.17°的一侧承受的径向力要比接触角为13.17°的一侧高出约38％。
在将本发明调心滚子轴承用于风电机组主轴传动链中止推轴承时，接触角为9.17°的一侧安装在主轴传动链靠近叶片端，接触角为13.17°的一侧安装在靠近发电机端，这样的安装方向使得迎风而来的轴向力由接触角为13.17°的一侧来承担，此时在该轴向力的作用下，径向载荷倾向于两侧均匀分布，克服了现有对称式调心滚子轴承在这种情况下会一侧受载过大另一侧受载小的问题，提高了止推轴承的轴向抗疲劳能力。因此本发明的结构可有效优化轴承受轴向载荷和径向载荷联合作用时轴承内的载荷分布，缓解轴承单侧承载过大的问题，有效提高轴承的使用寿命。
为了提高轴承寿命，降低失效概率，本发明采用非对称式结构的调心滚子轴承，在不损失其本身调心功能的前提下，对承载时轴承的载荷分配做了合理的优化，使轴承单侧承载过大的现象得到了缓解，有效提高轴承的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，改变初始接触角或旋转角度，使轴承结构变为非对称式结构都属于本发明的具体实施方式，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种调心滚子轴承，包括轴承外圈、轴承内圈、设置于所述轴承外圈与轴承内圈之间且具有两列兜孔的保持架和设置于所述保持架兜孔中的球面滚子，其特征在于，所述轴承外圈的内侧设有不对称的球面滚道，所述轴承内圈和保持架均设置成与所述轴承外圈不对称球面滚道相对应的不对称结构。
2.根据权利要求1所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述不对称的球面滚道为球面圆心与所述轴承中心不重合的圆弧形球面。
3.根据权利要求2所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述轴承内圈上两列滚道的倾斜角度不同，所述保持架上两列兜孔的加工角度不同。
4.根据权利要求1所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述不对称球面为具有两个圆心的不同圆弧形球面相接而成。
5.根据权利要求4所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述轴承内圈上两列滚道的沟曲率和倾斜角度均不同，所述保持架上两列兜孔的加工角度不同。
6.根据权利要求3或5所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述球面滚子采用对称型球面滚子。
7.根据权利要求6所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述保持架采用两侧分离式的保持架。
8.根据权利要求3或5所述的调心滚子轴承，其特征在于，所述保持架采用两侧分离式的保持架。
9.一种风电机组主轴传动链系统，所述主轴传动链系统采用双轴承系统，其包括设于叶片侧的浮动轴承和设于发电机侧的止推轴承，其特征在于，所述止推轴承采用权利要求1至8任一项所述的调心滚子轴承，其中所述调心滚子轴承接触角小的一侧安装在靠近叶片端，其接触角大的一侧安装在靠近发电机端。
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