CN110883517A - 一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，包括作业准备、附件拆除、拆箱移箱、后轴承分离、旧轴承拆除、新轴承加热、新轴承压装的步骤。其中，作业准备包括制备轴承拆卸器具、电磁感应加热器和轴承压装器具；以及在风电发电机的机架上搭设简易起吊设备；旧轴承拆除和新轴承压装均采用液压缸结合相应的器具完成；旧轴承拆除利用齿轮轴端面固定轴承压盖的螺栓孔安装轴承拆卸器具。本发明的有益效果是，能够在机舱空间狭小、低速齿轮轴不能起吊的塔上环境下，实现低速轴后轴承的塔上更换，可显著缩短维修周期，降低维修成本。

Description

一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法

技术领域

本发明涉及风电齿轮箱维修技术，特别是一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法。

背景技术

随着风力发电机运行年限的不断增长和装机量不断增加，风力发电机的齿轮箱陆续出现不同类型的故障。齿轮箱属于高空架设、质量大、结构复杂，且机舱作业空间狭小。以上因素给齿轮箱的塔上维修带来了诸多不便，当齿轮箱有大部件损坏时，目前常用的方法是直接下塔返厂维修。而齿轮箱返厂维修，从齿轮箱的吊装下塔到运输返厂，再到齿轮箱的拆检维修，最后到齿轮箱的运输回风场重新吊装。齿轮箱整个返厂维修周期长，维修成本高。如现有一级行星+两级平行级结构形式的齿轮箱，在低速级大齿轮后轴承(电机侧)发生损坏时，由于受作业对象质量大、作业空间狭小、作业环境恶劣、轴承拆卸困难等条件限制，目前仍采用将整个箱体拆卸下塔，进行返厂更换维修的方法进行。为此，需要对现有更换方法进行改进。

发明内容

本发明的目的就是针对现有风电齿轮箱中低速级大齿轮后轴承返厂更换导致的维修周期长，维修成本高的缺陷，提供一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，该方法通过在风机塔架上搭设简易起吊设备，进行拆箱和低速级大齿轮轴的抬起式起吊，利用液压破拆头和电磁感应加热器现场加热的方式进行轴承更换，从而实现轴承塔上更换的目的，以缩短维修周期，降低维修成本。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，包括以下步骤：

第一步，作业准备：包括制备轴承拆卸器具、电磁感应加热器和轴承压装器具；在风电发电机的机架上搭设简易起吊设备；

第二步，附件拆除：在将齿轮箱内冷却润滑油放出后，拆除箱体上相关附件；

第三步，拆箱移箱：拆卸齿轮箱后箱体的连接螺栓后，利用简易起吊设备移动齿轮箱后箱体，使齿轮轴组件与内齿圈分离，然后，再拆除后箱体的上下箱体连接螺栓，之后，再利用简易起吊设备将后箱体的上箱体悬吊在下箱体上方；

第四步，后轴承分离：利用简易起吊设备将低速级大齿轮轴组件的电机端抬起1mm～2mm，以使后轴承的外圈与轴承孔完全分离；

第五步，旧轴承拆除：利用轴承拆卸器具将旧的后轴承从低速级大齿轮轴组件中的齿轮轴上通过液压力拉拔拆除；

第六步，新轴承加热：利用电磁感应加热器对新的后轴承进行现场加热；

第七步，新轴承压装：将加热后的新轴承通过轴承压装器具，采用液压力压装到位。

采用前述技术方案的本发明，通过制备轴承拆卸器具、电磁感应加热器和轴承压装器具；以及在风电发电机的机架上搭设简易起吊设备等准备工作，并利用起吊设备进行后箱体移动，在后箱上方的狭小空间内将后上箱体与后下箱体不完全分离的悬吊在下箱体上方，以及齿轮轴抬起的起吊；利用轴承拆卸器具进行旧轴承拆卸、通过电磁加热器进行新轴承现场加热后，采用轴承拆卸器具进行新轴承装配，从而完成风电齿轮箱后轴承的塔上现场更换，以缩短维修周期，降低维修成本。该方法通过将上箱体悬吊在下箱体上方，可满足受机舱空间限制，上下箱体不能完全脱离的现场环境；以及通过将低速级大齿轮轴组件的电机端抬起1mm～2mm，以使后轴承的外圈与轴承孔完全分离，满足因受空心管从该齿轮轴中穿过的齿轮箱结构限制，低速级大齿轮组件不能完全吊起的情况下，减少后轴承拆除过程的摩擦阻力。轴承更换完成后，按相反顺序完成合箱和相关附件复位、加注润滑油等。

优选的，所述简易起吊设备包括由四根立柱支撑的两根纵梁，以及架设在两根纵梁上的横梁，纵梁和横梁均采用工字轨结构，通过纵梁和横梁安装有多台板链葫芦。以满足多个位置同时起吊，以及后箱体的齿轮轴组件与内齿圈分离的拆箱要求。

优选的，在第五步所述的旧轴承拆除步骤中，还利用齿轮轴的油道，采用注油阀向轴承内圈和安装轴颈之间加注润滑油；所述液压力通过液压缸施加。以通过液压缸进行轴承拆卸，并通过加注润滑油降低轴承与轴颈之间的摩擦系数，降低拆卸阻力。

优选的，所述轴承拆卸器具包括圆环和U形叉，圆环和U形叉分别位于轴承内外两侧，圆环和U形叉通过连接螺栓对待拆卸轴承形成轴向夹紧固定，圆环还通过柱杆连接有圆盘；所述液压力作用在齿轮轴端面与圆盘之间，通过顶出圆盘拉动拔出所述后轴承。以轴承拆卸器具与被拆轴承固定成刚性的整体，并由圆盘形成设在轴端的液压缸的着力部。其中，圆环位于被拆轴承外侧，U形叉位于被拆轴承内侧，二者通过连接螺栓对待拆卸轴承形成轴向夹紧固定，拆卸过程中由U形叉将轴承向外勾出。为确保强度，除圆环和U形叉需要足够厚度外，受空间结构限制，螺栓杆径大小收到相应限制，通常通过加密方式布置螺杆，从而形成螺栓密集布置的结构。

进一步优选的，在所述的后轴承分离和后轴承拆除的步骤之间，还包括通过液压缸使齿轮轴组件整体相对于后下箱体向外移动，使后轴承与轴承孔止口之间空出足以插入所述U形叉的间隙。确保U形叉安装方便，并尽量多的覆盖轴承端面，确保拆除过程安全、顺利。

更进一步优选的，在上下箱体分离前，还包括从后下箱体上拆除轴承密封盖；在圆环和U形叉与后轴承固定前，还包括从齿轮轴上拆除轴承压盖。以方便轴承拆卸。

再进一步优选的，所述轴承压装器具包括条形压板和圆盘底座，圆盘底座通过双头螺栓呈悬伸的固定在齿轮轴端面上，条形压板用于推压轴承并利用两端的凸起限定轴承内外圈的相对位置；所述液压力作用在条形压板与圆盘底座之间。其中，条形压板从相邻的两双头螺栓之间穿过，并跨过齿轮轴轴线，前侧两端压在轴承内圈的外端端面上，后侧中部与圆盘底座的相向面之间设置液压缸推动压板移动，实施轴承的安装；确保新轴承压装过程安全、顺利。

还进一步优选的，所述轴承压装器具在新轴承装在齿轮轴的安装轴颈上套进设定长度后再进行安装。新轴承通过铜棒等工具敲击使其一部分套装在安装轴颈上，从而确保新轴承与轴颈配合可靠，避免轴承歪斜，保证安装的同轴度和压装过程顺利。

优选的，在旧轴承拆除过程中，还包括通过简易起吊设备和吊带吊住所述轴承拆卸器具。以通过起吊设备承载轴承拆卸器具的重量，确保拆卸过程安全、顺利。

本发明的有益效果是，能够在机舱空间狭小、低速齿轮轴不能完全起吊的塔上环境下，实现低速轴后轴承的塔上更换，可显著缩短维修周期，降低维修成本。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是用于本发明方法的简易起吊设备的结构示意图，其中左侧为主视图，右侧为侧视图。

图3是本发明涉及的齿轮箱后下箱体的部分结构示意俯视图，其中，齿轮轴的中心线位于上下箱体的结合面内。

图4是用于本发明的轴承拆卸器具的结构示意图。

图5是用于本发明的轴承压装器具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1，一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，包括以下步骤：

第一步，作业准备：包括制备如图4所示的轴承拆卸器具、电磁感应加热器和如图5所述的轴承压装器具；以及在风电发电机的机架上搭设如图2所示的简易起吊设备，简易起吊设备通过纵梁6和横梁7设有多个板链葫芦；其中，板链葫芦可采用手动的，也可采用电动的；

第二步，附件拆除：在将齿轮箱内冷却润滑油放出后，拆除箱体上相关附件；

第三步，拆箱移箱：拆卸齿轮箱后箱体的连接螺栓后，利用简易起吊设备移动齿轮箱后箱体，使齿轮轴组件与内齿圈分离，然后，再拆除后箱体的上下箱体连接螺栓，之后，再利用简易起吊设备将后箱体的上箱体悬吊在后下箱体1上方，如图2所示，后下箱体1上设置有包括齿轮轴2的齿轮轴组件、后轴承3、轴承密封盖4，以及固定在齿轮轴2端面的轴承压盖5；

第四步，后轴承分离：从后下箱体1上拆除轴承密封盖4后；利用简易起吊设备将低速级大齿轮轴组件的电机端抬起1mm～2mm，以使后轴承3的外圈与轴承孔完全分离；

第五步，齿轮轴组件移位：从齿轮轴2上拆除轴承压盖5后，通过液压缸使齿轮轴组件整体相对于后下箱体1向外移动，使后轴承3与轴承孔止口1a之间空出足以插入所述U形叉11的间隙；

第六步，旧轴承拆除：利用如图4的轴承拆卸器具将旧的后轴承3从低速级大齿轮轴组件中的齿轮轴2上通过液压力拉拔拆除；在该拆除过程中，还应当通过简易起吊设备和吊带吊住所述轴承拆卸器具；

第七步，新轴承加热：利用电磁感应加热器对新的后轴承进行现场加热；其中，电磁感应加热器为环形结构，且仅加热轴承内圈；

第八步，新轴承压装：将加热后的新轴承通过如图5轴承压装器具，采用液压力压装到位。

参见图2，简易起吊设备包括由四根立柱12支撑的两根纵梁6，以及架设在两根纵梁上的多根横梁7，纵梁6和横梁7均采用工字轨结构，通过纵梁6和横梁7安装有多台板链葫芦。

其中，在第五步所述的旧轴承拆除步骤中，还利用齿轮轴2的油道，采用注油阀8向轴承内圈和安装轴颈之间加注润滑油；所述液压力通过液压缸9施加。如图4所示，轴承拆卸器具包括圆环10和U形叉11，圆环10和U形叉11分别位于后轴承3的内外两侧，圆环10和U形叉11通过连接第一螺栓13对待拆卸轴承形成轴向夹紧固定，圆环10还通过柱杆14连接有圆盘15；所述液压力作用在齿轮轴2端面与圆盘15之间，通过顶出圆盘15拉动拔出所述后轴承3。其中，液压缸9底端装设缸套16内，缸套16抵在齿轮轴2的端面上，缸套16的抵靠端设有缺口，注油阀8设在该缺口内，其出油口与齿轮轴2的油道进口连接，油道呈L形，长段沿轴向延伸，垂直的短段沿齿轮轴2的径向设置，出口位于轴承安装轴颈上。

参见图5，所述轴承压装器具包括条形压板17和圆盘底座18，圆盘底座18通过双头螺栓19呈悬伸的固定在齿轮轴2端面上，条形压板17用于推压新轴承20并利用两端的凸起限定轴承内外圈的相对位置；所述液压力作用在条形压板17与圆盘底座18之间。其中，条形压板17从相邻的两双头螺栓19之间穿过，并跨过齿轮轴2的轴线，前侧两端压在新轴承20内圈的外端端面上，后侧中部与圆盘底座18的相向面之间设置液压缸21推动条形压板17移动，实施新轴承20的安装。

其中，所述轴承压装器具在新轴承装20在齿轮轴2的安装轴颈上套进设定长度后再进行安装；新轴承安装通过铜棒等工具敲击轴承内圈，使其一部分套在安装轴颈上，并确保轴承内圈装正；在内圈装正内圈后，及时安装双头螺栓，以及轴承保持架和外圈等。

本方案中，齿轮轴组件移位、旧轴承拆除和新轴承安装因为处于不同时间阶段，故可以采用同一个液压缸。

本实施中，轴承压装器具中的双头螺栓19利用齿轮轴2端面用于安装轴承压盖5的螺栓孔与齿轮轴2固定连接。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，作业准备：包括制备轴承拆卸器具、电磁感应加热器和轴承压装器具；以及在风电发电机的机架上搭设简易起吊设备；

第二步，附件拆除：在将齿轮箱内冷却润滑油放出后，拆除箱体上相关附件；

第三步，拆箱移箱：拆卸齿轮箱后箱体的连接螺栓后，利用简易起吊设备移动齿轮箱后箱体，使齿轮轴组件与内齿圈分离，然后，再拆除后箱体的上下箱体连接螺栓，之后，再利用简易起吊设备将后箱体的上箱体悬吊在下箱体上方；

第四步，后轴承分离：利用简易起吊设备将低速级大齿轮轴组件的电机端抬起1mm～2mm，以使后轴承的外圈与轴承孔完全分离；

第五步，旧轴承拆除：利用轴承拆卸器具将旧的后轴承从低速级大齿轮轴组件中的齿轮轴上通过液压力拉拔拆除；

第六步，新轴承加热：利用电磁感应加热器对新的后轴承进行现场加热；

第七步，新轴承压装：将加热后的新轴承通过轴承压装器具，采用液压力压装到位。

2.根据权利要求1所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，所述简易起吊设备包括由四根立柱支撑的两根纵梁，以及架设在两根纵梁上的横梁，纵梁和横梁均采用工字轨结构，通过纵梁和横梁安装有多台板链葫芦。

3.根据权利要求1所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，在第五步所述的旧轴承拆除步骤中，还利用齿轮轴的油道，采用注油阀向轴承内圈和安装轴颈之间加注润滑油；所述液压力通过液压缸施加。

4.根据权利要求1所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，所述轴承拆卸器具包括圆环和U形叉，圆环和U形叉分别位于轴承内外两侧，圆环和U形叉通过连接螺栓对待拆卸轴承形成轴向夹紧固定，圆环还通过柱杆连接有圆盘；所述液压力作用在齿轮轴端面与圆盘之间，通过顶出圆盘拉动拔出所述后轴承。

5.根据权利要求4所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，在所述的后轴承分离和后轴承拆除的步骤之间，还包括通过液压缸使齿轮轴组件整体相对于后下箱体向外移动，使后轴承与轴承孔止口之间空出足以插入所述U形叉的间隙。

6.根据权利要求5所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，在上下箱体分离前，还包括从后下箱体上拆除轴承密封盖；在圆环和U形叉与后轴承固定前，还包括从齿轮轴上拆除轴承压盖。

7.根据权利要求6所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，所述轴承压装器具包括条形压板和圆盘底座，圆盘底座通过双头螺栓呈悬伸的固定在齿轮轴端面上，条形压板用于推压轴承并利用两端的凸起限定轴承内外圈的相对位置；所述液压力作用在条形压板与圆盘底座之间。

8.根据权利要求7所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，所述轴承压装器具在新轴承装在齿轮轴的安装轴颈上套进设定长度后再进行安装。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的风机塔上开箱更换低速级大齿轮后轴承的方法，其特征在于，在旧轴承拆除和新轴承压装步骤中，还包括通过简易起吊设备和吊带吊住所述轴承拆卸器具。

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