CN114278522B - 一种框架式轴承座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种框架式轴承座。该轴承座适用于配置了双主轴承的水平轴风力发电机组等设备。轴承座整体呈空间框架结构，在前后端分别设置一个多边形框，用于内接前后轴承座；在多边形框上设置若干联接节点，在前后框之间设置有若干纵向连接梁和斜向连接梁，每个联接节点同时成为连接梁的汇集点或者连接梁同框架结构前后端的连接点，这些梁在空间上或独立或互相交错，与节点共同呈形成类似桁架形式的结构。框架结构前后端的横向等高节点，同时用于轴承座与底座的连接。通过使用框架结构，使得集成式轴承座前后一体化承载，将轴承安装位置的载荷分担到各个梁结构上承担，极大增强了对主轴系的支承作用。

Description

一种框架式轴承座

技术领域

本发明涉及一种双轴承位轴承座，尤其是用于双主轴承水平轴风力发电机组的主轴系支撑问题。

背景技术

在大容量单叶轮水平轴风力发电机组的设计中，双轴承支承主轴系的方案逐渐成为各大整机厂商的首选，理由主要为提高对主轴系的支承能力，因此双位轴承座的设计也面临着重载支承的难题。

当前的主流方案中，常见的有两种，一是将前后主轴承座通过一个筒形结构连接，即一体化制造传统意义上的两个轴承座，然后在一体化轴承座上增加局部特征，如在底部延伸出若干支脚，或在筒形结构上外扩出法兰特征，均是用于同风电机组的底座相连，最终将载荷传递至塔筒上。这种筒形结构有全封闭式的，适用于前后主轴承采用油润滑方案，便于联通前后轴承座的存油腔；有侧壁开孔方案，一方面减少结构件重量，降低成本，另一方面便于观察主轴和主轴承的工作情况，例如变形或发热等。该方案用料多，降本压力大

第二种方案是采用螺栓紧固件和特制的机械构件，将传统单轴承位座体连接到一起，以此方式使两个轴承座在外形上构成整体，提供对双主轴承的固定和支承。该方案联接位置载荷复杂且数值较大，对联接方案提出了较为苛刻的可靠性要求，成本高，实现难度大。

随着风电行业对大叶轮、大容量机组的需要，主轴系的承载能力和材料成本控制之间的矛盾越来越凸显，在加工制造、运输吊装等方面的要求也成为主轴系各零部件设计中需要重点关注的项目。

发明内容

本发明针对现有技术中进一步提高双轴承座承载能力以及减少材料、降低成本的两个需求，首先引入了框架结构的概念，然后将前后轴承座内置于框架的前后端，通过整体结构去承受两个轴承传递过来的载荷，既实现了轴承座承担来自主轴系的各向弯矩、横向力、轴向力等载荷的功能，又极大提高了材料利用率，还留出了充足的维护空间，为后期开发更大容量的风电机组奠定了技术基础。

本发明主要内容为：首先基于轴承型号及安装限制设计一套框架结构，然后将前后轴承座分别内置于框架结构的前后端，并与其集成，充分发挥空间框架结构联接节点的作用，通过若干联接于节点上的纵向连接梁和斜向连接梁，以拉压的形式承担来自两个轴承座的载荷，最终实现整个框架式轴承座整体承载的目标。

框架结构的前后端，在水平等高位置分别至少设置有2个联接节点，这些联接节点在与连接梁联接的同时，还用于框架式轴承座与下方底座的连接。

框架结构前后端之间设置的连接梁，两端分别连接前后端的某个联接节点。当连接梁沿轴线设置时，该梁被称为纵向连接梁，此时，从轴向观察，该梁的两端投影位置重合或近似重合；当连接梁的两端投影位置不重合，即从径向观察，连接梁与框架式轴承座轴线交叉时，该梁被称为斜向连接梁。由于斜向连接梁空间上对框架结构前后端是错位联接，因此可以将前后轴承位承受的弯矩等载荷转化为拉压力传递，降低了局部结构的承载负担，可以有效减少材料的使用量，在降低成本方面优势巨大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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它附图。

图1 轴承座及主轴系示意；

图2 框架式轴承座详细说明；

图3 空间框架结构详细说明；

图4 梯形框架式轴承座轴向前视图与后视图；

图5 梯形框架式轴承座侧视图；

图6 梯形框架式轴承座俯视图；

图7 轴承座与外部的连接特征；

图8 菱形轴承座及主轴系示意。

其中，图中各零件或特征意义如下：

1-框架式轴承座，2-第一轴承，3-第二轴承，4-传动轴，5-底座，11-空间框架结构，12-第一端轴承座，13-第二端轴承座，1101-第一端多边形框，1102-第二端多边形框，1103-联接节点，1104-纵向连接梁，1105-斜向连接梁，1106-长条连接面，1107-分布圆周，1108-紧固件安装孔。

实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明涉及的一种框架式轴承座，主要用于双主轴承方案水平轴风力发电机的主轴系支承环节，工作环境通常位于机舱内部，偏航底座上方。框架式轴承座（1）通过第一轴承（2）、第二轴承（3）实现对传动轴（4）的支承，同时轴承座（1）底部与底座（5）联接。

如图2所示，本发明涉及的框架式轴承座（1），主要包括空间框架结构（11），第一端轴承座（12），以及第二端轴承座（13）。第一端轴承座（12）和第二端轴承座（13）分别内置于空间框架结构（11）的两端，与空间框架结构（11）的两端材料集成，以实现将轴承座上的载荷传递至空间框架结构上，通过框架整体承受。

如图3所示，本发明涉及的空间框架结构（11），其主要特征包括：第一端多边形框（1101），第二端多边形框（1102），若干联接节点（1103），以及纵向连接梁（1104）和斜向连接梁（1105）。对于纵向连接梁（1104），每个联接节点（1103）仅联接一根，对于斜向连接梁（1105），每个联接节点（1103）联接了2根。从径向观察，某些斜向连接梁（1105）存在互相交错，形成X型结构的特征。第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102）的底端分别在左右两角等高位置设置了2个联接节点（1103），用于与底座（5）的联接。

如图4（a）与图4（b）所示，框架式轴承座（1）沿轴向分别从前后观察，第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102）均呈现为上窄下宽的等腰梯形造型。

如图5所示，侧视框架式轴承座（1），纵向连接梁（1104）沿轴向布置，基本平行于轴线；斜向连接梁（1105）交错布置，投影上与轴线相交。

如图6所示，俯视框架式轴承座（1），纵向连接梁（1104）与斜向连接梁（1105）的布置角度的规律与侧视时相同。

如图7所示，从底部仰视，框架式轴承座（1）设置有不少于4个的对外连接点，每个连接点使用长条连接面（1106）与外部结构或特征联接，如偏航底座等。此至少4个长条连接面（1106）位于同一个分布圆周（1107）上，长条连接面（1106）的中心线与该位置的相切，长条连接面（1106）上设置的紧固件安装孔（1108）分布在分布圆周（1107）内外。这样可以更有效地支承与分布圆周（1107）同轴的扭矩载荷。

如图8所示，展示了本发明涉及的轴承座（1）第二种造型方案，具体表现为，第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102）沿轴向观察，呈现出类似菱形的外轮廓，此时空间框架结构的联接节点位于菱形的四角，菱形水平轴两端的节点还成为与底座连接的节点。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种框架式轴承座，其特征在于，至少包括：空间框架结构（11），第一端轴承座（12），第二端轴承座（13）；

所述第一端轴承座（12）的轴线和第二端轴承座（13）的轴线重合，形成所述框架式轴承座（1）的轴线；

所述空间框架结构（11），包括第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102），联接节点（1103），纵向连接梁（1104）或斜向连接梁（1105）；

所述第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102）通过所述纵向连接梁（1104）或斜向连接梁（1105）联接；

所述第一端轴承座（12）内置于所述空间框架结构（11）的所述第一端多边形框（1101）处，所述第二端轴承座（13）内置于所述空间框架结构（11）的所述第二端多边形框（1102）处；

每根所述纵向连接梁（1104）沿所述框架式轴承座（1）轴向方向设置；

每根所述斜向连接梁（1105）在径向投影上与所述框架式轴承座（1）的轴线相交；

若干所述斜向连接梁（1105）的一端汇集于所述空间框架结构（11）的任意一个所述联接节点（1103）；

或者，多根所述斜向连接梁（1105）在径向投影中，每2根交叉布置。

2.根据权利要求1所述的一种框架式轴承座，其特征在于，每个所述联接节点（1103）位于所述第一端多边形框（1101）或第二端多边形框（1102）的外凸角上，至少连接所述纵向连接梁（1104）或所述斜向连接梁（1105）中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种框架式轴承座，其特征在于，所述纵向连接梁（1104）或所述斜向连接梁（1105），截面为：或O型、或I型、或X型、或T型、或L型、或空心管型。

4.根据权利要求1所述的一种框架式轴承座，其特征在于，所述第一端多边形框（1101）和第二端多边形框（1102）上的所述联接节点（1103）的数量，各自不少于3个，且沿横向至少各设置2个等高所述联接节点（1103），此至少4个所述联接节点（1103）成为所述框架式轴承座（1）与外部支撑部件的连接点。

5.根据权利要求4所述的一种框架式轴承座，其特征在于，所述连接点位于同一个分布圆周（1107）上，每个所述连接点的连接面（1106）呈长条形状，每根所述长条连接面（1106）的中线与所在位置的所述分布圆周（1107）相切；每个所述连接点设置有若干紧固件安装孔（1108），位于所述分布圆周（1107）的内外两侧。

6.根据权利要求1所述的一种框架式轴承座，其特征在于，所述纵向连接梁（1104）或所述斜向连接梁（1105）与所述第一端多边形框（1101）或第二端多边形框（1102）通过或焊接、或铸造、或螺栓联接、或销联接，在所述联接节点（1103）处联接到一起。

7.一种双轴承支承轴系，包括传动轴（4），第一轴承（2），第二轴承（3），以及权利要求1-6中任一项所述的框架式轴承座（1）；所述第一轴承（2）和所述第二轴承（3）分别安装在所述框架式轴承座（1）的所述第一端轴承座（12）和所述第二端轴承座（13）内，共同支承所述传动轴（4）。

8.一种风力发电机组，包括权利要求7所述的一种双轴承支承轴系。

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