CN113829292A - 一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件及其使用方法 - Google Patents

一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种本发明公开了一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件及其使用方法，拧紧组件包括延长杆，通过锁紧螺母上的安装孔与锁紧螺母可拆卸固定连接，所述延长杆用于带动所述锁紧螺母转动；可拆卸拧紧装置，包括安装底座、液压动力源和推杆，所述安装底座安装在主轴承座后端盖上，所述安装底座与主轴承座后端盖通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述液压动力源安装在安装底座上，所述液压动力源与所述安装底座通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述推杆与所述液压动力源的输出端相连，所述推杆用于推动所述延长杆。本发明将水平推力转化为锁紧螺母的拧紧力矩，拧紧力矩可量化，尤其适合解决因主轴承预紧力不足导致的主轴承异响问题。

Description

一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件及其使用方法
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，尤其是指一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件及其使用方法。
背景技术
主轴承是现代风力发电机组的核心部件，主轴承除了起到了支撑主轴作用的同时，还要承受由主轴传递的各种载荷。相关研究表明，合适的预紧力可以提高轴承的支撑刚度和旋转精度及降低振动，如果施加的预紧力过小，则系统刚度和工作精度无法保证，在高速或重载下轴承易出现振动现象，降低主轴承的使用寿命，影响整个机组的运行。
主轴承的预紧力是通过锁紧螺母施加的力，传统的施加方法为通过人为使用铜板敲打锁紧螺母上的延长杆，使锁紧螺母转动，锁紧螺母的拧紧力矩转化为水平推力作用在挡圈上传递给主轴承。主轴承与主轴采用过盈配合，过大的水平推力会使轴承与主轴产生滑移，从而影响装配面的摩擦系数，因此施加的水平推力也不能过大。
因此，人为敲打延长杆施加的水平推力存在无法准确量化，导致安装过程中锁紧螺母产生的水平推力过大或过小等问题，进而导致发电机组在并网运行后发生主轴承异响、过振动等故障现象。
CN 103210215 A公开了一种风力发电机组使用的传动系统，其中主轴承的定位方法主要利用了轴肩和轴端的法兰面。这种定位方式不具有通用性，对主轴承的位置有特殊的要求，且不利于安装和维护。
CN 203962303 U公开了一种主轴承轴向定位装置，第一对轴承的轴向定位主要利用了轴肩，第二对轴承则利用了锁紧螺母与主轴上的螺纹进行配合，实现轴向定位。第二种定位方法对锁紧螺母本身的锁紧能力和锁紧螺母与主轴上配合螺纹的加工精度要求很高。
以上专利均未对如何量化施加主轴承的预紧力进行描述。
发明内容
本发明主要是为了解决现有技术中如何可量化施加主轴承的预紧力的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件，所述拧紧组件包括：
延长杆，通过锁紧螺母上的安装孔与锁紧螺母可拆卸固定连接，所述延长杆用于带动所述锁紧螺母转动；
可拆卸拧紧装置，包括安装底座、液压动力源和推杆，所述安装底座安装在主轴承座上，所述安装底座与主轴承座后端盖通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述液压动力源安装在安装底座上，所述液压动力源与所述安装底座通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述推杆与所述液压动力源的输出端相连，所述推杆用于推动所述延长杆。
作为优选，所述延长杆上设有过渡组件，所述过渡组件用于增大推杆与延长杆的接触面积。
作为优选，所述过渡组件为套设在所述延长杆上的螺母或橡胶套。
作为优选，所述液压动力源选用液压千斤顶。
第二方面，提供一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件使用方法，适用于已运行的风电机组，所述方法包括：
步骤一：拆除主轴承座后端盖上安装的低速轴传感器支架及与低速轴传感器支架相连的螺栓和垫圈，并将上述部件放置于空旷处；
步骤二：在拆除低速轴测速盘上安装的低速轴测速盘与锁紧螺母相连的螺栓和止动垫片，并将低速轴测速盘置于主轴离锁紧螺母1m处，低速轴测速盘内圈与主轴外端面接触处垫白布避免划伤；
步骤三：依次拆除主轴承座后端盖上的螺塞、消声器，使用拔销器与螺栓拔头拆除锁紧螺母与主轴承后挡圈间用于定位的内螺纹圆柱销；
步骤四：使用扳手将延长杆安装在锁紧螺母的安装孔上，其中延长杆上套设过渡组件，按顺序拆除锁紧螺母与主轴承座后端盖上的螺栓和垫圈，再将安装底座通过螺栓和垫圈固定在主轴承座的后端盖上；将液压动力源通过螺栓和垫圈安装在安装底座上，启动液压动力源，调整输出压力并维持该压力输出，保持10-20分钟后停止施加压力；
步骤五：依序拆卸锁紧螺母拧紧装置，安装机组原先拆卸部件，恢复机组运行。
作为优选，步骤四中保持时间优选为15分钟。
作为优选，步骤四中输出压力基于力臂长度、主轴公称直径、摩擦系数、推力、锁紧螺母产生的扭矩以及推杆与延长杆的接触面积计算得到，上述参数满足如下公式：
Figure BDA0003232015070000021
其中，l为力臂、S为推杆与延长杆的接触面积、F推为所需的推力、d为主轴公称直径、μ为摩擦系数、P为输出压力。
本申请的有益效果在于：本发明为风力发电机组主轴承锁紧螺母提供一种高效的拧紧组件。该组件整体结构简单，通用性强，克服了传统通过人为使用铜板敲打锁紧螺母上的延长杆，使锁紧螺母转动的方法带来的预紧力不可控的情况，可避免风力发电机组在运行过程中，因安装过程中主轴承预紧力不足或过大导致的过振动现象。此外，对于已运行的风电机组，无法通过人力敲打延长杆使锁紧螺母转动，通过使用液压动力源，可有效解决存量机组因主轴承预紧力不足导致的过振动问题。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2中风力发电机组主轴系统示意图；
图3为实施例2中风力发电机组主轴系统圆柱销局部放大图；
图4为实施例2中风力发电机组主轴系统的侧视图；
图中：1-主轴，2-主轴承前挡圈，3-主轴承座前端盖，4-主轴承座体，5-球面滚子轴承，6-主轴承座后端盖，7-螺栓A，8-垫圈A，9-主轴承后挡圈，10-锁紧螺母，11-低速轴测速盘，12-内螺纹圆柱销，13-低速轴传感器支架，14-螺栓B，15-垫圈B，16-螺塞，17-消声器，18-安装底座，19-螺栓C，20-液压千斤顶，21-延长杆，22-螺母，23-止动垫片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步的描述。
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
实施例1
一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件，如图1所示，所述拧紧组件包括：延长杆(21)，通过锁紧螺母(10)上的安装孔与锁紧螺母可拆卸固定连接，所述延长杆(21)用于带动所述锁紧螺母转动；
可拆卸拧紧装置，包括安装底座(18)、液压动力源和推杆，所述安装底座安装在主轴承座后端盖(6)上，所述安装底座(18)与主轴承座后端盖(6)通过螺孔(图中未示出)和螺栓C(19)可拆卸连接，螺栓C(19)与螺孔之间还设有垫圈A(8)，所述液压动力源安装在安装底座(18)上，所述液压动力源与所述安装底座通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述推杆与所述液压动力源的输出端相连，所述推杆用于推动所述延长杆(21)。
进一步的，所述延长杆(21)上设有过渡组件，所述过渡组件用于增大推杆与延长杆的接触面积。
具体的，所述过渡组件为套设在所述延长杆上的螺母或橡胶套。本实施例选用螺母(22)；
具体的，所述液压动力源选用液压千斤顶(20)。
本实施例为风力发电机组主轴承锁紧螺母提供一种高效的拧紧组件。该组件整体结构简单，通用性强，克服了传统通过人为使用铜板敲打锁紧螺母上的延长杆，使锁紧螺母转动的方法带来的预紧力不可控的情况，可避免风力发电机组在运行过程中，因安装过程中主轴承预紧力不足或过大导致的过振动现象。此外，对于已运行的风电机组，无法通过人力敲打延长杆使锁紧螺母转动，通过使用液压动力源，可有效解决存量机组因主轴承预紧力不足导致的过振动问题。
实施例2
一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件使用方法，适用于已运行的风电机组，所述方法包括：
步骤一：拆除主轴承座后端盖上安装的低速轴传感器支架及与低速轴传感器支架相连的螺栓和垫圈，并将上述部件放置于空旷处；
步骤二：在拆除低速轴测速盘上安装的低速轴测速盘与锁紧螺母相连的螺栓和止动垫片，并将低速轴测速盘置于主轴离锁紧螺母1m处，低速轴测速盘内圈与主轴外端面接触处垫白布避免划伤；
步骤三：依次拆除主轴承座后端盖上的螺塞、消声器，使用拔销器与螺栓拔头拆除锁紧螺母与主轴承后挡圈间用于定位的内螺纹圆柱销；
步骤四：使用扳手将延长杆安装在锁紧螺母的安装孔上，其中延长杆上套设过渡组件，按顺序拆除锁紧螺母与主轴承座后端盖上的螺栓和垫圈，再将安装底座通过螺栓和垫圈固定在主轴承座的后端盖上；将液压动力源通过螺栓和垫圈安装在安装底座上，启动液压动力源，调整输出压力并维持该压力输出，保持10-20分钟后停止施加压力；
步骤五：依序拆卸锁紧螺母拧紧装置，安装机组原先拆卸部件，恢复机组运行。
具体的，步骤四中保持时间优选为15分钟。
具体的，步骤四中输出压力基于力臂长度、主轴公称直径、摩擦系数、推力、锁紧螺母产生的扭矩以及推杆与延长杆的接触面积计算得到，上述参数满足如下公式：
Figure BDA0003232015070000051
其中，l为力臂、S为推杆与延长杆的接触面积、F推为所需的推力、d为主轴公称直径、μ为摩擦系数、P为输出压力。
将上述使用方法结合图2至图4具体阐述，风力发电机组主轴系统的结构主要由主轴(1)，主轴承前挡圈(2)，主轴承座前端盖(3)，主轴承座体(4)，主轴承(5)，主轴承座后端盖(6)，主轴承后挡圈(9)，锁紧螺母(10)，低速轴测速盘(11)与相配套的紧固件等组成。
针对已运行的风电机组，第一步先拆除主轴承座后端盖(6)上安装的低速轴传感器支架(13)及与低速轴传感器支架相连的螺栓B(14)和垫圈10(15)，并将上述部件放置于空旷处，其中，螺栓B(14)的参数选用M10×25。
第二步，拆除低速轴测速盘(11)上安装的低速轴测速盘(11)与锁紧螺母(10)相连的螺栓A(7)和止动垫片(23)，并将低速轴测速盘(11)置于主轴(1)离锁紧螺母(10)1m处，其中，螺栓A(7)的参数为M20×70，低速轴测速盘(11)内圈与主轴(1)外端面接触处垫白布避免划伤。
第三步，依次拆除主轴承座后端盖(6)上的螺塞(16)，消声器(17)，使用拔销器与螺栓拔头拆除锁紧螺母(10)与主轴承后挡圈(9)间用于定位的内螺纹圆柱销(12)，见图2。
第四步，如图4所示，使用扳手将延长杆(21)安装在锁紧螺母(10)的安装孔上，其中延长杆(21)上套用M30螺母(22)，避免液压千斤顶(20)推杆与延长杆(21)间的点接触。按顺序拆除锁紧螺母(10)与主轴承座(6)后端盖上的螺栓A(7)和垫圈A(8),再将安装底座(18)通过螺栓C(19)和垫圈A(8)固定在主轴承座后端盖(6)上，其中，螺栓C(19)的参数为M20×90。其中选取的主轴承座(6)后端盖的螺纹孔在延长杆(21)安装孔的相邻处，延长杆(21)与千斤顶安装底座(18)间的距离应大于175mm，小于270mm。将液压千斤顶(20)通过螺栓和垫圈安装在安装底座(18)上，通过手动泵或电动泵稳步并加力至162.2bar，保持15分钟后停止施加压力。
第五步，依序拆卸锁紧螺母拧紧装置，安装机组原先拆卸部件，恢复机组运行。
上述第四步的压力数值仅为举例参考数值，举例说明，主轴承与主轴采用过盈配合，根据过盈配合的上下极限偏差，可以求得配合面的最小抱紧力及对应的水平推力大小，举例中所用数值仅为便于说明本发明的创新点，非实际参数。
要求得水平推力F，则需先求得过盈配合的抱紧力F’，为了保证主轴承不被推动，取最小过盈量计算。假设主轴承能被推动的最小水平推力约为29.72t。
取液压千斤顶顶头中心到主轴中心的距离为力臂长度l为500mm，主轴公称直径d为800mm，μ摩擦系数取0.15，P为液压站输出工作压力，T为锁紧螺母产生的扭矩，l为力臂，S为千斤顶作用面积。
通过式(1)：
Figure BDA0003232015070000061
若采用两个千斤顶同时加载方式，如需要获得20t的推力，可求得单个千斤顶的工作负载为2.4t，工作压力为162.2bar，即上述第四步中的数据来源。
本实施例方案也可用于改良机组的主轴系统在厂内组装时的相关工艺，提升锁紧螺母拧紧力矩的准确性。实施例方案的好处在于能够很好的使用已经投入使用的风力发电机组，通过可拆卸拧紧装置，将部分部件拆除后安装拧紧装置对拧紧螺母实行拧紧作业，拧紧力矩可量化，对比传统拧紧方案更加精准，在拧紧作业完成后拆卸拧紧装置将拆除部件恢复至原状，可见本实施例的方案适用性很广。

Claims (7)

1.一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件，其特征在于，所述拧紧组件包括：
延长杆，通过锁紧螺母上的安装孔与锁紧螺母可拆卸固定连接，所述延长杆用于带动所述锁紧螺母转动；
可拆卸拧紧装置，包括安装底座、液压动力源和推杆，所述安装底座安装在主轴承座上，所述安装底座与主轴承座后端盖通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述液压动力源安装在安装底座上，所述液压动力源与所述安装底座通过螺孔和螺栓可拆卸连接，所述推杆与所述液压动力源的输出端相连，所述推杆用于推动所述延长杆。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧装置，其特征在于，所述延长杆上设有过渡组件，所述过渡组件用于增大推杆与延长杆的接触面积。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧装置，其特征在于，所述过渡组件为套设在所述延长杆上的螺母或橡胶套。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧装置，其特征在于，所述液压动力源选用液压千斤顶。
5.一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件使用方法，其特征在于，适用于已运行的风电机组，所述方法包括：
步骤一：拆除主轴承座后端盖上安装的低速轴传感器支架及与低速轴传感器支架相连的螺栓和垫圈，并将上述部件放置于空旷处；
步骤二：在拆除低速轴测速盘上安装的低速轴测速盘与锁紧螺母相连的螺栓和止动垫片，并将低速轴测速盘置于主轴离锁紧螺母1m处，低速轴测速盘内圈与主轴外端面接触处垫白布避免划伤；
步骤三：依次拆除主轴承座后端盖上的螺塞、消声器，使用拔销器与螺栓拔头拆除锁紧螺母与主轴承后挡圈间用于定位的内螺纹圆柱销；
步骤四：使用扳手将延长杆安装在锁紧螺母的安装孔上，其中延长杆上套设过渡组件，按顺序拆除锁紧螺母与主轴承座后端盖上的螺栓和垫圈，再将安装底座通过螺栓和垫圈固定在主轴承座的后端盖上；将液压动力源通过螺栓和垫圈安装在安装底座上，启动液压动力源，调整输出压力并维持该压力输出，保持10-20分钟后停止施加压力；
步骤五：依序拆卸锁紧螺母拧紧装置，安装机组原先拆卸部件，恢复机组运行。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件使用方法，其特征在于，步骤四中保持时间优选为15分钟。
7.根据权利要求5所述的一种风力发电机组主轴承锁紧螺母拧紧组件使用方法，其特征在于，步骤四中输出压力基于力臂长度、主轴公称直径、摩擦系数、推力、锁紧螺母产生的扭矩以及推杆与延长杆的接触面积计算得到，上述参数满足如下公式：
Figure FDA0003232015060000021
其中，l为力臂、S为推杆与延长杆的接触面积、F推为所需的推力、d为主轴公称直径、μ为摩擦系数、P为输出压力。
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