CN113757263B - 风力发电机组的主轴轴承座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组的主轴轴承座，该主轴轴承座为集成式一体结构，包括异形曲面和外壳体，异形曲面包含位于主轴轴承座前端的前端异形曲面和位于主轴轴承座后端的后端异形曲面，前端异形曲面由多个前端异形曲面区域构成，后端异形曲面由多个后端异形曲面区域构成；外壳体包含第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体、第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体、中间过渡区域中间壳体，第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体和第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体的壁厚大于中间过渡区域中间壳体的壁厚，中间过渡区域中间壳体与传动链中心线形成有夹角。本发明的轴承座满足机组传动链对周边结构的连接、安装、维护等结构设计的要求，并且降低整机造价成本。

Description

风力发电机组的主轴轴承座
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的主轴轴承座。
背景技术
近年来，风力发电机组大型化趋势日益显著。如何合理地布置机组的结构，直接影响机组的整体尺寸、重量及经济性。
风力发电机组的主轴轴承座是影响风力发电机组传动链和整体重量的关键部件。现有技术中，由于需要满足主轴与轮毂之间高强螺栓的连接预紧及维护检修空间、保证轴承座与机架连接紧固件的空间需求、预留人员塔筒-机舱通行空间等要求，导致风力发电机组传动链显著加长，因而尺寸大、重量大，结构不紧凑，整机造价成本偏高。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种风力发电机组的主轴轴承座，所述风力发电机组包括主轴、轮毂、锁定盘、机架、增速器，主轴与轮毂、锁定盘通过第一紧固件连接，主轴、轮毂、锁定盘、增速器各自的中心线构成风力发电机组的传动链中心线，所述主轴轴承座通过第二紧固件连接于机架，所述主轴轴承座前端内部安装有第一单列圆锥滚子轴承、后端内部安装有第二单列圆锥滚子轴承，所述第一单列圆锥滚子轴承和所述第二列圆锥滚子轴承支撑所述主轴；所述主轴轴承座为集成式一体结构，包括异形曲面和外壳体，其中：
所述异形曲面包含位于所述主轴轴承座前端的前端异形曲面和位于所述主轴轴承座后端的后端异形曲面，前端异形曲面由多个前端异形曲面区域构成，后端异形曲面由多个后端异形曲面区域构成；
所述外壳体包含第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体、第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体、中间过渡区域中间壳体，所述第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体的壁厚大于所述中间过渡区域中间壳体的壁厚，所述中间过渡区域中间壳体与所述传动链中心线形成有夹角。
优选地，在上述风力发电机组的主轴轴承座中，所述前端异形曲面包括前端异形曲面第一区域、前端异形曲面第二区域、前端异形曲面第三区域、前端异形曲面第四区域、前端异形曲面第五区域、前端异形曲面第六区域，其中，所述前端异形曲面第一区域和所述前端异形曲面第四区域为直线段，所述前端异形曲面第二区域、所述前端异形曲面第三区域、所述前端异形曲面第五区域、所述前端异形曲面第六区域为圆弧段或样条曲线段，所述前端异形曲面第一区域、所述前端异形曲面第二区域、所述前端异形曲面第三区域、所述前端异形曲面第四区域、所述前端异形曲面第五区域、所述前端异形曲面第六区域之间相切连接。
优选地，在上述风力发电机组的主轴轴承座中，所述后端异形曲面包括后端异形曲面第一区域、后端异形曲面第二区域、后端异形曲面第三区域、后端异形曲面第四区域、后端异形曲面第五区域，其中，所述后端异形曲面第一区域和所述后端异形曲面第四区域为直线段，所述后端异形曲面第二区域、所述后端异形曲面第三区域、所述后端异形曲面第五区域为圆弧段或样条曲线段，所述后端异形曲面第一区域、所述后端异形曲面第二区域、所述后端异形曲面第三区域、所述后端异形曲面第四区域、所述后端异形曲面第五区域之间相切连接。
优选地，上述风力发电机组的主轴轴承座还包括连接法兰，所述连接法兰包含前端连接底脚法兰和后端连接底脚法兰，所述前端连接底脚法兰和所述后端连接底脚法兰分别关于所述传动链中心线对称；所述前端连接底脚法兰和所述后端连接底脚法兰与所述机架通过所述第二紧固件连接。
优选地，在上述风力发电机组的主轴轴承座中，所述前端连接底脚法兰的宽度大于所述后端连接底脚法兰的宽度。
优选地，上述风力发电机组的主轴轴承座还包括加强筋，所述加强筋连接所述外壳体和所述连接法兰；所述加强筋包含前部加强筋和后部加强筋，所述前部加强筋连接所述第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述前端连接底脚法兰，所述后部加强筋连接所述第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述后端连接底脚法兰；所述前部加强筋和所述后部加强筋的布置分别关于所述传动链中心线对称。
优选地，在上述风力发电机组的主轴轴承座中，所述前部加强筋和所述后部加强筋各为两个。
优选地，上述风力发电机组的主轴轴承座还包括吊装孔，所述吊装孔设置在所述加强筋处，所述吊装孔的布置关于所述传动链中心线对称。
优选地，上述风力发电机组的主轴轴承座还包括多个减重孔，所述减重孔布置在所述中间过渡区域中间壳体上，所述减重孔局部加强。
优选地，上述风力发电机组的主轴轴承座还包括凸台，所述凸台包括第一综合凸台、第二综合凸台、第一爬梯凸台、第二爬梯凸台、接油盘凸台，用于附属结构的连接。
本发明的风力发电机组的主轴轴承座的前后两端为异形曲面设计，前端的异形曲面设计可满足主轴与轮毂、锁定盘连接用紧固件的预紧及维护检修空间的要求，同时可保证主轴轴承座与机架连接用紧固件的数量及布置等设计需求；后端的异形曲面设计可满足人员塔筒-机舱通行空间的设计要求。因而，本发明的风力发电机组的主轴轴承座不仅满足了风力发电机组传动链对周边结构的连接、安装、维护等结构设计的要求，同时缩短了风力发电机组传动链的尺寸，降低了风力发电机组传动链的重量，结构紧凑，整机造价成本显著降低，风力发电机组竞争力得以提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b为采用本发明的风力发电机组的主轴轴承座的机组传动链的结构示意图，其中，图1a为机组传动链的主视图，图1b为机组传动链的俯视图；
图2a、图2b、图2c为本发明的风力发电机组的主轴轴承座的结构示意图，其中，图2a为主轴轴承座的主视图，图2b为主轴轴承座的俯视图，图2c为沿图2b中A-A的剖视图；
图3a和图3b为本发明的风力发电机组的主轴轴承座的立体图，其中，图3a为从前端观察的主轴轴承座的立体图，图3b为从后端观察的主轴轴承座的立体图。
附图标记说明：
第一单列圆锥滚子轴承2.1、第二单列圆锥滚子轴承2.2、主轴3、轮毂4、锁定盘5、第一紧固件6、机架7、第二紧固件8、增速器9、人员塔筒-机舱通行空间10、传动链中心线11、轴承内部前附件12、轴承内部后附件13；
主轴轴承座1、异形曲面1.1、外壳体1.2、连接法兰1.3、加强筋1.4、减重孔1.5、凸台1.6、吊装孔1.7；
前端异形曲面1.1.1、前端异形曲面第一区域1.1.1.1、前端异形曲面第二区域1.1.1.2、前端异形曲面第三区域1.1.1.3、前端异形曲面第四区域1.1.1.4、前端异形曲面第五区域1.1.1.5、前端异形曲面第六区域1.1.1.6；
后端异形曲面1.1.2、后端异形曲面第一区域1.1.2.1、后端异形曲面第二区域1.1.2.2、后端异形曲面第三区域1.1.2.3、后端异形曲面第四区域1.1.2.4、后端异形曲面第五区域1.1.2.5；
第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.1、第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.2、中间过渡区域中间壳体1.2.3；
前端连接底脚法兰1.3.1、后端连接底脚法兰1.3.2；
前部加强筋1.4.1、后部加强筋1.4.2；
第一综合凸台1.6.1、第二综合凸台1.6.2、第一爬梯凸台1.6.3、第二爬梯凸台1.6.4、接油盘凸台1.6.5。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1a和图1b所示，风力发电机组传动链主要构成包括主轴3、轮毂4、锁定盘5、增速器9，主轴3、轮毂4、锁定盘5、增速器9各自的中心线构成风力发电机组的传动链中心线11。该风力发电机组传动链中所使用的本发明的风力发电机组的主轴轴承座1为集成式一体结构，主轴轴承座1前端内部安装有第一单列圆锥滚子轴承2.1，主轴轴承座1后端内部安装有第二单列圆锥滚子轴承2.2，第一单列圆锥滚子轴承2.1和第二单列圆锥滚子轴承2.2支撑主轴3；主轴3与轮毂4、锁定盘5通过第一紧固件6连接，将风轮载荷通过第一单列圆锥滚子轴承2.1和第二单列圆锥滚子轴承2.2传递至主轴轴承座1；主轴轴承座1与机架7通过第二紧固件8连接，将第一单列圆锥滚子轴承2.1和第二单列圆锥滚子轴承2.2传递的风轮载荷传至机架7；主轴3连接于增速器9，用于传递扭矩。
如图1a、图1b、图2a、图2b、图2c、图3a和图3b所示，本发明的风力发电机组的主轴轴承座1包括异形曲面1.1、外壳体1.2、连接法兰1.3、加强筋1.4、减重孔1.5、凸台1.6、吊装孔1.7。
异形曲面1.1包含位于主轴轴承座前端的前端异形曲面1.1.1和位于主轴轴承座后端的后端异形曲面1.1.2。前端异形曲面1.1.1的设计可满足主轴3与轮毂4、锁定盘5连接用第一紧固件6的预紧及维护检修空间S1的要求，同时可保证主轴轴承座1与机架7连接用第二紧固件8的数量及布置等设计需求；后端异形曲面1.1.2的设计可满足人员塔筒-机舱通行空间10的设计要求。
前端异形曲面1.1.1由多个前端异形曲面区域构成，例如前端异形曲面1.1.1可以包括前端异形曲面第一区域1.1.1.1、前端异形曲面第二区域1.1.1.2、前端异形曲面第三区域1.1.1.3、前端异形曲面第四区域1.1.1.4、前端异形曲面第五区域1.1.1.5、前端异形曲面第六区域1.1.1.6。其中，前端异形曲面第一区域1.1.1.1和前端异形曲面第四区域1.1.1.4为直线段，前端异形曲面第二区域1.1.1.2、前端异形曲面第三区域1.1.1.3、前端异形曲面第五区域1.1.1.5、前端异形曲面第六区域1.1.1.6为圆弧段或样条曲线段，前端异形曲面第一区域1.1.1.1、前端异形曲面第二区域1.1.1.2、前端异形曲面第三区域1.1.1.3、前端异形曲面第四区域1.1.1.4、前端异形曲面第五区域1.1.1.5、前端异形曲面第六区域1.1.1.6之间相切连接。
后端异形曲面1.1.2由多个后端异形曲面区域构成，例如后端异形曲面1.1.2可以包括后端异形曲面第一区域1.1.2.1、后端异形曲面第二区域1.1.2.2、后端异形曲面第三区域1.1.2.3、后端异形曲面第四区域1.1.2.4、后端异形曲面第五区域1.1.2.5。其中，后端异形曲面第一区域1.1.2.1和后端异形曲面第四区域1.1.2.4为直线段，后端异形曲面第二区域1.1.2.2、后端异形曲面第三区域1.1.2.3、后端异形曲面第五区域1.1.2.5为圆弧段或样条曲线段，后端异形曲面第一区域1.1.2.1、后端异形曲面第二区域1.1.2.2、后端异形曲面第三区域1.1.2.3、后端异形曲面第四区域1.1.2.4、后端异形曲面第五区域1.1.2.5之间相切连接。
外壳体1.2包含第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.1、第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.2、中间过渡区域中间壳体1.2.3。外壳体1.2采用变壁厚设计，第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.1和第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.2的壁厚较大，而中间过渡区域中间壳体1.2.3的壁厚较小。
此外，中间过渡区域中间壳体1.2.3与传动链中心线11形成有一定夹角α，由此设计，在满足第一单列圆锥滚子轴承2.1的尺寸大于第二单列圆锥滚子轴承2.2的尺寸的选型需求的同时，还能进一步降低主轴轴承座1的整体重量。
连接法兰1.3包含前端连接底脚法兰1.3.1和后端连接底脚法兰1.3.2，前端连接底脚法兰1.3.1和后端连接底脚法兰1.3.2分别关于传动链中心线11对称；前端连接底脚法兰1.3.1和后端连接底脚法兰1.3.2与机架7通过第二紧固件8连接。
优选地，前端连接底脚法兰1.3.1的宽度W1大于后端连接底脚法兰1.3.2的宽度W2，为前宽后窄的设计，由此设计，在满足第一单列圆锥滚子轴承2.1的尺寸大于第二单列圆锥滚子轴承2.2的尺寸的选型需求的同时，还能进一步降低主轴轴承座1的整体重量。
加强筋1.4连接外壳体1.2和连接法兰1.3，从而增强主轴轴承座1的整体强度和刚性。加强筋1.4包含前部加强筋1.4.1和后部加强筋1.4.2，前部加强筋1.4.1连接第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.1和前端连接底脚法兰1.3.1，后部加强筋1.4.2连接第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体1.2.2和后端连接底脚法兰1.3.2。前部加强筋1.4.1和后部加强筋1.4.2的布置分别关于传动链中心线11对称。
优选地，前部加强筋1.4.1和后部加强筋1.4.2各为两个。
在加强筋1.4处设置有吊装孔1.7，用于主轴轴承座1的吊装及翻身。吊装孔1.7的布置关于传动链中心线11对称。
主轴轴承座1还设置有多个减重孔1.5，减重孔1.5按一定角度布置在中间过渡区域中间壳体1.3.3上。优选地，减重孔1.5可局部加强，用于轴承内部前附件12和后附件13的检修维护。
凸台1.6包括第一综合凸台1.6.1、第二综合凸台1.6.2、第一爬梯凸台1.6.3、第二爬梯凸台1.6.4、接油盘凸台1.6.5，用于附属结构的连接。
本发明的风力发电机组的主轴轴承座的前后两端为异形曲面设计，前端的异形曲面设计可满足主轴与轮毂、锁定盘连接用紧固件的预紧及维护检修空间的要求，同时可保证主轴轴承座与机架连接用紧固件的数量及布置等设计需求；后端的异形曲面设计可满足人员塔筒-机舱通行空间的设计要求。因而，本发明的风力发电机组的主轴轴承座不仅满足了风力发电机组传动链对周边结构的连接、安装、维护等结构设计的要求，同时缩短了风力发电机组传动链的尺寸，降低了风力发电机组传动链的重量，结构紧凑，整机造价成本显著降低，风力发电机组竞争力得以提高。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种风力发电机组的主轴轴承座，所述风力发电机组包括主轴、轮毂、锁定盘、机架、增速器，主轴与轮毂、锁定盘通过第一紧固件连接，主轴、轮毂、锁定盘、增速器各自的中心线构成风力发电机组的传动链中心线，所述主轴轴承座通过第二紧固件连接于机架，所述主轴轴承座前端内部安装有第一单列圆锥滚子轴承、后端内部安装有第二单列圆锥滚子轴承，所述第一单列圆锥滚子轴承和所述第二单列圆锥滚子轴承支撑所述主轴；其特征在于，所述主轴轴承座为集成式一体结构，包括异形曲面和外壳体，其中：
所述异形曲面包含位于所述主轴轴承座前端的前端异形曲面和位于所述主轴轴承座后端的后端异形曲面，前端异形曲面由多个前端异形曲面区域构成，后端异形曲面由多个后端异形曲面区域构成；
所述外壳体包含第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体、第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体、中间过渡区域中间壳体，所述第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体的壁厚大于所述中间过渡区域中间壳体的壁厚，所述中间过渡区域中间壳体与所述传动链中心线形成有夹角；
所述前端异形曲面包括前端异形曲面第一区域、前端异形曲面第二区域、前端异形曲面第三区域、前端异形曲面第四区域、前端异形曲面第五区域、前端异形曲面第六区域，其中，所述前端异形曲面第一区域和所述前端异形曲面第四区域为直线段，所述前端异形曲面第二区域、所述前端异形曲面第三区域、所述前端异形曲面第五区域、所述前端异形曲面第六区域为圆弧段或样条曲线段，所述前端异形曲面第一区域、所述前端异形曲面第二区域、所述前端异形曲面第三区域、所述前端异形曲面第四区域、所述前端异形曲面第五区域、所述前端异形曲面第六区域之间相切连接；
所述后端异形曲面包括后端异形曲面第一区域、后端异形曲面第二区域、后端异形曲面第三区域、后端异形曲面第四区域、后端异形曲面第五区域，其中，所述后端异形曲面第一区域和所述后端异形曲面第四区域为直线段，所述后端异形曲面第二区域、所述后端异形曲面第三区域、所述后端异形曲面第五区域为圆弧段或样条曲线段，所述后端异形曲面第一区域、所述后端异形曲面第二区域、所述后端异形曲面第三区域、所述后端异形曲面第四区域、所述后端异形曲面第五区域之间相切连接；
所述主轴轴承座还包括连接法兰，所述连接法兰包含前端连接底脚法兰和后端连接底脚法兰，所述前端连接底脚法兰和所述后端连接底脚法兰分别关于所述传动链中心线对称；所述前端连接底脚法兰和所述后端连接底脚法兰与所述机架通过所述第二紧固件连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述前端连接底脚法兰的宽度大于所述后端连接底脚法兰的宽度。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述主轴轴承座还包括加强筋，所述加强筋连接所述外壳体和所述连接法兰；所述加强筋包含前部加强筋和后部加强筋，所述前部加强筋连接所述第一单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述前端连接底脚法兰，所述后部加强筋连接所述第二单列圆锥滚子轴承安装处壳体和所述后端连接底脚法兰；所述前部加强筋和所述后部加强筋的布置分别关于所述传动链中心线对称。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述前部加强筋和所述后部加强筋各为两个。
5.根据权利要求3所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述主轴轴承座还包括吊装孔，所述吊装孔设置在所述加强筋处，所述吊装孔的布置关于所述传动链中心线对称。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述主轴轴承座还包括多个减重孔，所述减重孔布置在所述中间过渡区域中间壳体上，所述减重孔局部加强。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组的主轴轴承座，其特征在于，所述主轴轴承座还包括凸台，所述凸台包括第一综合凸台、第二综合凸台、第一爬梯凸台、第二爬梯凸台、接油盘凸台，用于附属结构的连接。
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