CN201896872U - 轴承架、齿轮箱和风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴承架、齿轮箱和风机。用于风机的可旋转轴的轴承架，包括轴和与轴连接的背对背圆锥滚子轴承排布。轴承排布包括第一轴承和第二轴承，第一轴承包含第一外滚道、第一内滚道和多个圆锥滚子，第二轴承包含第二外滚道、第二内滚道和多个圆锥滚子。轴承架还包括位于轴上且在第一轴承和第二轴承之间的齿轮，以及在第一轴承和第二轴承之间支撑轴向载荷的衬套，衬套上有一个或多个缝隙，使得齿轮能够暴露而与外部齿轮相连。

Description

轴承架、齿轮箱和风机

技术领域

本实用新型涉及轴承架领域，尤其是但不仅限于涉及风机齿轮箱的重型轴承架。

背景技术

任何轴承选取过程的第一步都是计算轴承要承受的轴向载荷与径向载荷。对于承载有一个或多个齿轮的轴而言，轴承上的载荷是由在齿轮轮齿接触点处所产生的力、由齿轮和轴的重量、以及任何施加在轴上的外部载荷产生的。

产生的轴承所承受的轴向力与径向力的大小与方向可以通过采用力矩并通过力的分解来计算，从而可以得到对于特定传递扭矩每个轴承的径向载荷与轴向载荷的单个值。

在两个轴承靠近安装为位于轴上的一个位置处的轴承对、而第三个轴承安装成支撑轴的另一端的例子中，可以计算得到轴承对上的载荷，但轴承对中每个轴承上的载荷分配只能通过进一步分析来确定，因为轴和箱体的变形以及轴承的径向内部侧隙会对载荷分配产生影响。

轴承选取的第二步是使用疲劳寿命标定公式来确定所需要的等效目录载荷。用于滚子轴承的简单标定理论公式的形式如下：

$L_{10}={\left(\frac{C}{P}\right)}^{\frac{10}{3}}$

其中：

L10为90％的轴承能够承受的寿命，单位为百万转，也就是说，L10是少于10％的轴承会显现出疲劳损伤的迹象时的寿命，单位为百万转；

C为给定轴承的动态等效径向载荷标定值，也可以被称为“目录值”；以及

P为轴承的计算得到的动态等效径向载荷。

在实际应用中，这个基本公式经常被替换为一种更为复杂的计算，该计算可以进行更好地估算：

$L_n=a_n\·a\·{\left(\frac{C}{P}\right)}^{\frac{10}{3}}$

其中：

Ln为(100-n)％的轴承能够承受的寿命，单位为百万转，也就是说，Ln是少于n％的轴承会显现出疲劳损伤的迹象时的寿命，单位为百万转；

an是将L10寿命转化为高于或低于n％的失效率所用的系数；如n＝5％时an＝0.62，而n＝1％时，an＝0.21；而且

根据DIN ISO 281，“a”是可包含很多其它系数的寿命系数，可能延长或缩短轴承寿命。“a”的值可以包括对轴承材料、温度、转速以及轴承运行条件(如润滑)所作的调整。

试图用设计数据与目录值确保能够承受过载运行的轴承的统计数量。

另外，确保没有静态情况导致轴承失效也是非常重要的，应当相对于目录静态值C0检查最差的静态条件。

另外还有一个需要考虑的标准。轴承也可能因为载荷过低而失效，这可能导致轴承滚动元件相对于轴以不正确的速度转动，因而导致轴承打滑或移动。制造商会给出为防止打滑或移动而必须保持的载荷的最小值。打滑或移动最有可能在如下应用中造成损害：轴承以超过最大推荐转速的75％运转；轴承的直径较大；以及轴承在轴进行快速加速或减速的应用中运转。这些都是典型的风机齿轮箱高速轴上可能会发生的情况。

在风机应用中，当风机在额定速度下运行的时候，风速的变化可能会导致在某些时候传递扭矩为零或者负值。此时为了获得所需最小 载荷以防止滑动和移动，需要一个除传递能量/运行载荷所产生的力之外的力。有时轴的重量或外力能够确保获得适当的载荷，但其他的时候就需要采取相应的措施。著名轴承制造商SKF推荐使用预载荷来获得圆锥滚子轴承的最小载荷。

当轴承对轴没有施加任何作用力时，会产生“末端浮动”；当轴承刚好接触到轴，但是对轴不施加任何作用力时，则产生“零末端浮动”。任何施加在轴上的力都叫做预载荷。

可以按照两种常用方式排布圆锥滚子轴承。他们可以面对面排布，称为“X”排布，如图1a所示，或背对背排布，称为“O”排布，如图1b所示。无论采用哪种排布方式，都很可能需要在组装后设定轴承的特定预载荷或末端浮动。

根据图1a所示的“X”排布，轴102、内滚道104以及滚子106可以加热到比外滚道108和箱体110更高的温度。加热使得轴长度增加，并且轴102与滚子106接触的直径也增大。由于滚子106的几何形状，轴的径向增加和轴向增加会产生额外的作用，因为径向增加和轴向增加使轴102施加在滚子106上的力增加，从而增大轴承的预载荷。这样的排布方式受组成部件的温度变化的影响极大，但由于为轴承设计足够的支撑相对容易，而且组装时调节预载荷或末端浮动也相对简单，所以还是很常用。

根据图1b所示的“O”形排布，轴204由第一轴承排布207和第二轴承排布209支撑，其中第一轴承排布207包括位于第一内滚道214和第一外滚道212之间的第一组圆锥滚子208，并且第二轴承排布209包括位于第二外滚道220和第二内滚道222之间的第二组圆锥滚子216。

应当理解，在使用过程中，轴204、内滚道222、214、滚子208、216、外滚道212、220和箱体202相对移动时，这些部件中一个或多个会发热。当上述部件中的一个或多个发热时，其物理尺寸会增大。

在本例中，轴承排布207和209分开放置，使得外滚道212和220的锥顶在轴204的中心线上的一点处重合。在该情形中，轴204的径 向膨胀会增加轴承排布207、209的预载荷，而轴204的径向尺寸增大会对滚子208、216施加增大的力。相反，轴204的轴向膨胀会减小轴承排布207、209上的预载荷，因为轴204的轴向膨胀会导致轴204遇到滚子218直径增加了的区域。也就是说，轴204轴向膨胀的时候，接触点也随之沿着滚子208、216的表面向上移动。在图1b所示的实例中，要组装并调节预载荷或末端浮动会很困难。

为了不使这样的轴承排布设计由于热膨胀而失效，如上所述地进行理论分析。这种分析的简单方式是假设轴204、内滚道214、222和圆锥滚子208、216(可以被称为内部部件)是由相同的材料做成的，并在使用中以相同的量被加热到第一温度。另外，箱体202和外滚道212、220(可以被称为其它部件)同样也假设由彼此相同的材料做成，也以同样的方式被加热到第二温度。假设第一温度高于第二温度，且为了分析方便，一个或多个部件的温度与材料被认为是一致的。

在所有轴/内部部件都达到一个单一温度，且所有箱体/外部部件也都达到一个不同的单一温度的情形中，由于轴向膨胀和径向膨胀所导致的预载荷的变化从理论上来说互相抵消。

在如图1b所示的例子中，可以设定圆锥滚子208、216的角度，使得理论滚子锥顶重合在轴204的中心线上。这样一来，轴承排布的径向热膨胀和轴向热膨胀从理论上来说获得了平衡，因此轴承排布200中的部件尺寸增大的时候，预载荷不会增加。

然而，在实际情况中，温度改变的时候预载荷总是会改变，因为轴、内滚道和滚子的温度不是整体一致的，而且箱体和外滚道的温度也不一致。另外，不同部件的膨胀系数也有可能不同，而滚道对轴和箱体的任何干涉都不会如同均匀材料那样以相同的方式进行。

在实际操作中，将轴安装成能够为外滚道提供适当的轴向支撑，并在轴的所有运行温度下都令人满意地设定轴承的预载荷，从而防止轴承失效，可能是非常困难的。

除了图1b所示的实例外，“O”形(背对背)轴承排布还可能具有另外两种状况，如图1c和图1d所示。在图1c所示的排布中，滚 子圆锥302的锥顶重叠，轴304的温度上升时，由于轴304的径向膨胀带来的影响超过了轴304轴向膨胀带来的影响，导致预载荷增大。

在图1d所示的排布中，滚子圆锥332的锥顶不交叉，轴334的温度上升时，由于轴334的轴向膨胀带来的影响超过了轴334径向膨胀带来的影响，导致预载荷减小。

现有技术给出的教导是，圆锥滚子轴承背对背分开排布的方式不常用到，因为能够简单的进行组装并设定所需预载荷的合适排布对于工程师而言很不容易。

图1e示出了一种替代的现有技术的轴承排布。该轴承排布包括圆柱滚子轴承364和面对面圆锥滚子轴承362的组合。圆锥滚子轴承362承担径向载荷和轴向载荷，圆柱滚子轴承364只承担径向载荷。也可以如图1f所示地使用圆锥滚子轴承对的背对背排布，但无论是在背对背还是面对面排布中，轴366的径向膨胀效果都会导致无法将轴承上的载荷控制在所需预载荷范围内。可能无法设计出满足这些设计要求的圆锥滚子轴承对。

圆柱滚子轴承364也和圆锥滚子轴承对一样需要满足最大和最小载荷要求，在现有技术排布中，在零扭矩的情况下无法实现这一点。

现有的计算显示，要设计一种轴承排布，其在轴在零扭矩下运行时维持轴承的预载荷足以超过最小载荷的2％，同时轴承在预计运行范围内的一些温度下不超载是不可能的，而且/或要为轴承设定正确的预载荷也是非常困难或不可能的。圆锥滚子轴承对的设计无法用来满足这些设计要求，更具体说明如下。

实用新型内容

此处描述的一种或多种实施方式的一个目的是提供一种能够在轴承排布和/或轴的整个运行温度范围内获得可忽略的预载荷变化的排布，和/或提供一种能够方便地设定预载荷并进行受控地调节的轴承排布。同时，轴承架也可以方便地组装。

本说明书中关于先前公布的文献或任何背景技术的罗列或讨论 均不应被认为是对该文献或背景技术是现有技术或常识的一部分的认可。目前披露的内容中的一个或多个方面/实施方式可能可以或无法解决一个或多个背景问题。

根据本实用新型的第一个方面，提供一种用于风机的可旋转轴的轴承架，该轴承架包括：

轴

与轴连接的背对背圆锥滚子轴承排布，包括：

包含第一外滚道、第一内滚道和多个圆锥滚子的第一轴承；和

包含第二外滚道、第二内滚道和多个圆锥滚子的第二轴承；

位于轴上且在第一轴承和第二轴承之间的齿轮；和

用来在第一轴承和第二轴承之间支撑轴向载荷且包含一个或多个缝隙以便使齿轮暴露而与外部齿轮连接的衬套。

衬套可以用来形成适用于和外部齿轮(如齿轮箱)连接的预组装的轴承架。通过预组装，能够在轴承架与外部齿轮连接前预先设定轴承架的参数，如第一轴承和第二轴承的轴向移位等。这样的预先设定被视为受控条件下的车间设定。

衬套能够与其为齿轮提供机械支撑无关地控制施加在轴承上的预载荷。齿轮位于轴上，齿轮也可以不由衬套支撑。

这样的轴承架具有一个或多个缝隙，该轴承架能够用来将齿轮放置在第一轴承和第二轴承之间，同时该齿轮还能与外部齿轮(如齿轮箱的齿轮)啮合。这可以提高轴承架的鲁棒性，也就是说比现有技术更不易失效，因为不再需要使用外侧或外挂的齿轮。从而可以减小或避免由外挂的齿轮引起的相关应力和力，如轴的变形。

使用这样的轴承架还可以在轴承架就位使用之前就对预载荷、尤其是轴承提供的轴向尺寸预载荷进行设定。这样的轴承架可以与难以和/或不便进行轴承设定调节的齿轮箱连接。例如，根据本实用新型一种实施方式的轴承架的典型应用包括海上风场，以及可能处于极热或极冷环境(如温度范围在-30OC到+40OC)中的风场。应当理解的是，在轴承架被安装到使用位置前进行轴承架的预载荷设定，可以执 行更可靠的设定。轴承架的设计使得轴承在使用中所承受的最小动态载荷始终高于一个预定值，尤其可以确保在轴承架和/或轴的所有运行条件(包括温度)下都能够保持最小动态载荷。这可以通过或者至少部分通过使用背对背的圆锥滚子轴承排布来实现。

在一些实施方式中，所有预载荷设定都可以作为在受控条件下的基准设定。在一种实施方式中，可以改变1)轴承架的轴向刚度以调节尺寸预载荷与力预载荷的比值，和/或2)轴承的实际间距，以选择圆锥滚子轴承锥角的最佳位置。例如可以设定锥角，使其重叠、分开或一致。最佳锥角位置可被视为在预计操作温度范围内给出最小的预载荷变化的锥角位置。

轴承架可以是整体的、预调节的、预先润滑的组件，其可用于替代典型轴承箱体中的轴承部件。可能不需要重建轴承或替换整个轴承箱体，因为可以用一个新轴承架简单地替换旧的轴承架。这可以避免冗长昂贵的轴承维修，或在原先的典型轴承失效后替换整个轴承箱体组件。这在轴承架用于被安装在海上的风机内的例子中有优势，因为根据本实用新型的实施方式替换轴承架所需要的机械成本和耗时比直接替换箱体和轴之间的现有技术轴承要低很多，后者可能需要动用重型机械，如大型浮动起重机等。本实用新型实施方式的一种或多种轴承架的寿命可以比现有技术轴承更长，因此轴承架需要替换的频率可以降低。

衬套还可以用来支撑/连接轴承。衬套可以用来在使用时将第一轴承和第二轴承相对轴保持在正确位置。例如，衬套可以限制第一轴承和第二轴承相对彼此的轴向位置。第一轴承和/或第二轴承可以受或不受衬套的限制，因此衬套能够或不能够限制第一轴承和/或第二轴承的径向位置。

可以对轴承架的一个或多个物理参数进行调节，以改变使用中当轴承架与旋转轴的外部齿轮连接时施加在轴承排布上的载荷/预载荷力。一个或多个物理参数可以直接调节，如通过使用螺纹部件来调节轴承间的移位；或间接调节，比如通过控制使用中轴承架所处的环境 条件，如衬套的温度等。

“使用中”可以指轴承架的齿轮与外部齿轮连接。例如，轴承架的齿轮可以和风机的齿轮箱相连。轴承架在与外部齿轮相连且静止时，以及/或者轴承架与外部齿轮相连且轴在转动时都可以被认为是“使用中”。

可以调节第一轴承和第二轴承之间的轴向距离，这可以调节轴承上轴向尺寸预载荷。

在一些实施方式中，所有的调节都可以在温度和清洁度的受控条件下作为基准设定，并且可以方便地对诸如引起轴在轴承架中旋转的扭矩等情况进行测量。测量扭矩可以用于检查预载荷设定是否正确。当轴承架与外部齿轮连接时，要进行这样的检查可能比较困难或不可行。

第一轴承和第二轴承之间的轴向距离可以通过螺纹调节器来调整。在一些实施方式中，内滚道安装到轴，可以通过调节一个外滚道在箱体中的位置来调节预载荷。外滚道可以与箱体自由配合，内滚道可以与轴过盈配合。在一些实施方式中，静态载荷线可以为自由配合，旋转载荷线可以为过盈配合。这种方式可以阻止轴承滚道在轴或箱体中进动。在一些实施方式中，可能取代外滚道而调节轴承架远端的力更方便。轴承架的远端可以看做是不与箱体连接的那一端。

轴承在轴承架远端的位置可以通过轴和覆盖轴的一端的端板之间的垫片来调节。最初可以使用过量的垫片，使得能够对末端浮动进行方便测量。然后，为了改变末端浮动，可以根据需要增加垫片来增大末端浮动，或去除垫片来减小末端浮动，直到达到预载荷。此处可能的物理问题为，在包含旋转载荷线的传统轴承设计中，轴承是压配到轴上的，调节预载荷非常困难。因此，在本实用新型的若干实例中，可以通过两种方式来调节预载荷。

可以将高压油或其它液体(如乙二醇)注入轴和内滚道之间，使得在内滚道沿轴移动时实际上是内滚道在油上有效地浮动。在调节过程中轴承不会对轴造成显著接触摩擦，因此移动滚道和调节轴承之间 的移位所需要的力就比较小。

替代地，轴和内滚道的相对位置可以被调整为间隙，然后乐泰或类似的流体可以被用来作为填充剂，以阻止或减小内滚道沿轴的进动/运动。乐泰可以被认为是厌氧的粘合剂，可以在其遇到组装的钢材凝固成固态之前以液态形式填充入轴和内滚道之间的槽中。乐泰凝固时可以在内滚道和轴之间提供等效过盈配合。

轴承架还可以包含穿过轴的通道。通道可以与在位于第一轴承或第二轴承的内滚道和轴之间的槽相通。槽可以通过通道来接收油、液体或乐泰，以调整第一轴承和第二轴承的相对位置。油、液体或乐泰可以通过轴内的通道/管道流通到内滚道和轴之间的槽内。

可以调节轴承排布，使得使用中轴承的预载荷/载荷能够维持在最小值以上。载荷可以包含动态等效载荷的分量和/或预载荷的分量。

最小值可以是轴承额定载荷(目录值)的4％。在其它实施方式中，最小值可以是1％、2％、3％、5％或可以防止轴承滑动/移动或其它使轴承质量受损的任何其它值。维持轴承排布的预载荷在最小值以上，能够减小轴承失效的几率。

轴承排布可以进行调整，使得使用时轴承的预载荷/载荷维持在最大值之下。

最大值可以是轴承额定载荷(目录值)的13％。在其它实施方式中，最小值可以在大约6％到30％的范围内，例如，10％、15％、20％或可能使轴承获得所需要的寿命的任何其它值。将轴承排布的预载荷维持在最大值以下，能够减小轴承失效的几率。应当理解的是，需要很长寿命的高速轴可能需要轴承排布上的预载荷的更低最大值，这是因为轴旋转的速度大于用来计算轴承预计寿命的任意目录值，因此在所需寿命中执行更多转数。

在一些情况下，轴承排布的寿命系数“a”可以很大且/或是一个不精确的估算值，这意味着动态载荷可用的所需最大和最小值之间的操作范围很小。另外，进行计算以提供95％轴承继续可用(L5值)的轴承设计更常见。

在轴承架不与外部齿轮连接时，如轴承架不与齿轮箱连接时，轴承排布的预载荷可以调整。可以通过基准设定的方法来设定轴承排布的预载荷。基准设定可以避免或减少轴承架与齿轮箱连接时设定或调节轴承的预载荷的需要。

背对背轴承排布可以为分开的背对背轴承排布。背对背轴承排布可以使用标准轴承角。在一些实施方式中，使用标准轴承角可以很方便地使用现有轴承进行组装。在其它实施方式中，也可以使用非标准轴承角。

第一和第二圆锥滚子轴承的圆锥滚子的圆锥点可以重合，也可以彼此错开。

衬套可以具有轴向刚性，用来对轴承施加预载荷力，以适应轴承间距尺寸的变化。衬套的排布可以使它在压缩时分散衬套尺寸的扩大，从而将尺寸变化转化为轴承施加的预载荷力的小变化。衬套可以具有在变形和强度方面都为合适值的轴向刚性。

当轴承架就位时轴承架可以与外部齿轮适配。轴承架可以就位于风机内，且轴承架可以位于齿轮箱内。

轴承架可以提供基本上中间的预载荷温度特性。也就是说，轴由于预载荷而向轴承施加的力的大小不会由于运行温度的不同而有显著的变化。

轴承架还可以包括温控器，用来在轴承架使用时调整衬套的温度。调整衬套的温度可以使得衬套膨胀或收缩，从而改变装配在衬套两端的两个轴承之间的距离。通过这种方式，在轴承架使用时能够调整轴承的预载荷，并且预载荷的调整使得其处于所需数值范围内。

温控器可以由处理器控制，处理器响应于从传感器接收的信号来为温控器提供控制信号，其中从传感器接收的信号可以指示轴承预载荷/载荷是否过高或过低、以及/或是在高扭矩还是低扭矩时发生。

温控器可以由处理器控制，处理器响应于从一个或多个传感器接收的信号来为温控器提供控制信号。从一个或多个传感器接收的信号可以指示轴承预载荷是否过高或过低，并且例如可代表轴的温度、其 中一个轴承的部件、所连接的齿轮箱的运行条件或任何其它特征。传感器可以包括一个或多个应变计，应变计可以用来测量轴承架的轴向载荷。在运行条件或加温条件未将预载荷保持在所需预载荷操作范围内、也就是所需最大和最小值之间时，这种温控器很有用，因为在启动时可动态控制预载荷值。

所述衬套包括一个或多个通道，所述一个或多个通道用来接收油或任何其它载热流体，所述一个或多个通道与所述温控器流体连接

在其它例子中，轴承架可以用在高环境温度中，高环境温度可能导致预载荷超过所需最大值。因此，对于给定环境条件，温控器可以用来在正常操作条件下控制衬套的温度，进而控制轴承的预载荷。

轴承架可以用于高速旋转的轴。轴承架可以用于齿轮箱和/或用于风机应用。

轴承架的衬套可以包括第一衬套部分和第二衬套部分，两部分可以通过可松开的方式连接在一起。第一衬套部分可以轴向和/或径向支撑第一轴承，第二衬套部分可以轴向和/或径向支撑第二轴承。

第一衬套部分和/或第二衬套部分可以包括一个或多个缝隙，使得齿轮能够暴露而与外部齿轮连接。一个或多个缝隙可以延伸到衬套部分的远端。在第一衬套部分和第二衬套部分连接在一起时，第一衬套部分和第二衬套部分可以在轴上沿纵向彼此相邻放置。

提供这样的两部分组成的衬套可以使轴承架能够方便地与齿轮箱连接，尤其是当轴上的齿轮是大齿轮的时候。该实施方式在轴上的齿轮的直径大于轴承直径的时候尤为有优势，因为否则可能无法在轴承之间安装齿轮。两部分组成的衬套可以看做能够提供具有比轴承直径更大的直径的齿轮的独立轴承架。

对于其中齿轮的直径延伸足以超过轴承的外径的实施方式，轴承架可以安装在外部齿轮上，方向与轴承架使用中的纵向基本上平行。这样一来，与外部齿轮相关的壳体上的通过孔的尺寸可以被减小/最小化。

通过由两部分组成的衬套，可以在轴上的齿轮已与外部齿轮(如 齿轮箱的齿轮)连接后方便地从轴承架的远端组装轴承架。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种用于风机的可旋转轴的轴承架，所述轴承架包括：

轴；

与轴连接的轴承排布，所述轴承排布包括第一轴承和第二轴承；

用来在第一和第二轴承之间支撑轴向载荷的衬套；和

用来调整衬套的温度以调整第一轴承和第二轴承之间的轴向载荷的温控器。

该轴承架可以对衬套在轴承上施加的预载荷进行动态调节，并能考虑到实际应用情况，包括环境和运行载荷。还应理解的是，该轴承架还可选地包括此处描述的其它轴承架的任何其它特征。

可提供一种装配有此处描述的轴承架的齿轮箱，且/或提供一种具有装配有此处描述的轴承架的齿轮箱的设备。

可提供一种风机，该风机包含此处描述的轴承架且/或此处描述的齿轮箱。

附图说明

下面参照附图仅以示例方式给出说明，其中：

图1a-1f示出现有技术的轴承排布实例的剖面图；

图2a示出在使用时位于轴上的根据本实用新型一种实施方式的轴承架的剖面图；

图2b示出图2a中的轴承架沿A-A线的剖面图；

图2c示出根据本实用新型一种实施方式的替代轴承架的剖面图；

图2d示出轴承预载荷敏感度分析的图表结果；

图2e示出温度敏感度分析的图表结果；

图3a示出可以与本实用新型一种实施方式的轴承架一起使用的齿轮箱箱体和齿轮的剖面图；

图3b示出装配在图3a中的齿轮箱箱体中的轴上的根据本实用新型实施方式的轴承架；

图3c示出图3b组装的剖面图；

图4示出根据本实用新型另一实施方式的轴承架；

图5a和5b示出根据本实用新型实施方式的替代轴承架；并且

图6a和6b示出根据本实用新型实施方式的另一种轴承架。

具体实施方式

此处描述的一种或多种实施方式包括适用于风机的可旋转轴的轴承架，其中所述轴承架包括背对背的轴承排布、具有一道或多道缝隙的衬套和齿轮。背对背轴承排布与衬套相连，使得使用时衬套能够将轴承排布维持在正确的轴向位置，并对轴承之间的载荷提供支撑。齿轮位于轴上且在轴承之间。齿轮在轴承之间定位能够使得齿轮通过衬套上的一道或多道缝隙暴露，这可提供鲁棒性更高的轴承架。本实用新型的实施方式能够避免使用外侧齿轮，因此施加在轴承排布上的力能够导致轴承架的更长运行寿命。

在一些实施方式中，与轴承架相关的一个或多个物理参数(如轴承之间的距离)可以在轴承架安装到外部齿轮上之前进行预设，以考虑轴承架在使用时的例如由于温度变化等产生的尺寸预载荷变化。轴承架的物理参数可以被调节作为基准设定操作的一部分。

在此处描述的一些实施方式具体涉及角接触轴承、尤其是圆锥滚子轴承，因为此类轴承可能拥有风机应用所需要的承载能力。已知在圆锥滚子轴承的应用中需要格外小心，因为在使用过程中轴承架的内部部件发热可能比轴承架的外部部件发热厉害，从而使得运行预载荷/末端浮动产生显著变化。

在一些实施方式中，轴运行过程中可以进行测试，以及/或使用热分析，以获得部件温度的估计值，从而调整轴承架的设计。例如，可以调整轴承的轴向位置，使得运行过程中轴承的动态等效载荷维持在最小值以上，如轴承额定载荷(目录值)的4％以上。已经发现，轴承载荷非常低的时候轴承也会失效，尤其是当轴高速运转的时候，因为如果无法维持充分的载荷/预载荷的话，轴承可能滑动或/打滑。

图2a示出根据本实用新型一种实施方式的轴承架400的剖面图，图2c示出图2a中的衬套沿A-A线的剖面图。

轴承架400包含轴402、衬套404、第一轴承406、第二轴承408和齿轮410。第一轴承406和第二轴承408为分开放置的圆锥滚子轴承，并且由衬套404提供支撑。

在本实施方式中，衬套404并没有完全沿着轴承架400的长度围绕轴承架400的外周延伸，如图2c中最清楚地显示。衬套404中的空隙可以被认为是衬套404的窗口或缝隙。这使得轴402上的一个或多个齿轮410能够透过衬套404的窗口可用。在图2c的实例中，衬套有围绕衬套404外周均匀间隔开的三个窗口。

可以理解的是，一个或多个齿轮410在运行时能够与外部齿轮440(如齿轮箱的外部齿轮)啮合。

图2b示出根据本实用新型实施方式的衬套404’的另一实施方式，示出了衬套沿图2a中的A-A线剖切的替代剖面图。在该例子中，衬套404’有两个彼此相对的窗口。

回到图2a中所示的实施方式，第一轴承406包含内滚道412和外滚道414，内滚道412和外滚道414之间安装了多个圆锥滚子416。在本实施方式中，第一轴承406的一侧安装了一个或多个调节器418，以便能够调节第一轴承406和第二轴承408之间的轴向移位。在本实例中，调节器418为螺纹调节器，特别是外螺纹环418，由此转动环418会导致第一轴承406的外滚道414朝着或远离第二轴承408轴向移位。调节器418可以装配有适当的锁定装置(未显示)，以避免可能例如由转动导致的任何不期望的调节。

可以理解的是，此处描述的本实用新型实施方式可以在轴承架400与齿轮箱连接前设定一个或多个调节器418。这可以被认为是“基准设定”。在轴承架和诸如风机中的齿轮箱连接时，工人要接近调节器418很困难，在这种情况下基准设定就可以很有利。

图2a所示的实施方式中，可以调节轴承之间的实际距离，以选择最好的总体性能，这可能涉及在滚子锥顶的相对位置(如图1b、1c 和1d)之间折中选择，使得在运行温度范围内的预载荷变化能够接受。

可以通过测量轴承架400即将安装的位置的工作条件，在相应条件下进行基准设定操作。例如，可以测量轴承架将要与之相互作用的部件的温度和/或现有轴承部件的温度，用来设定所述轴承架400的一些参数。

在一些实施方式中，基准设定操作可以在室温(如20摄氏度)下进行，模拟轴承架的使用情况，以便对使用过程中的力进行测量。在操作温度/条件不同于模拟温度/条件的例子中，可以对测量结果进行外推，以确定轴承架在运行温度/条件下的性能。

在本实施方式中，外滚道414与衬套404自由配合，内滚道412与轴402过盈配合。可以对螺纹调节环418进行调节，以改变第一轴承406的外滚道414的轴向移位。通过这种结构，第一轴承406和第二轴承408之间的距离可以通过螺纹环418进行调节，从而调整由轴承406、408施加在轴402上的力。

可以理解的是，可以在轴承架400与外部齿轮440连接之前就通过螺纹环418来调节两个轴承406和408之间的距离和预载荷。这样做可以避免或尽量避免在轴承架400与外部齿轮440连接时调节两个轴承406和408之间的距离。

在一些实施方式中，可以改变衬套404的轴向刚度，或至少选择一个有所需轴向刚度的衬套404。改变衬套404的轴向刚度可以用来调节轴承架提供的尺寸预载荷与力预载荷的比例。也就是说，当轴膨胀并对两个轴承406和408施加增大的力的时候，衬套404的轴向刚度可以允许衬套404拉伸，从而不会将所有尺寸增大转化为轴402和轴承406、408之间的力的增加。

在一些实施方式中，衬套404的轴向刚度可以通过适当设计衬套中窗口的位置和数目来控制，以适应使用中的移动部件。替代地或额外地，调节或设计衬套404的材料、厚度和/或其它任何参数，以提供所需的衬套轴向刚度。

可以理解的是，可以对轴承架400进行设计和/或调整，以确保所 有操作条件下轴承406、408的预载荷都能维持在一定值范围内，并且这可保证轴承406、408不承担过大或过小的动态载荷，以延长他们的寿命。

在该实例中，另一类型的调节器与第二轴承408相连，并用来调整第二轴承408的轴向移位。可以理解的是，在一些实施方式中，只需要为两个轴承406和408中的一个安装调节器。所使用的这种类型的调节器可以是任何一种能够调节两个轴承406和408之间的相对移位、从而控制与轴承架400相关的预载荷的适用部件。

第二轴承408包括内滚道420和外滚道422，内滚道420和外滚道422中间有多个圆锥滚子424。第二轴承408可以被认为是在轴承架400的远端，因为在使用中它离轴承架400与箱体(未显示)连接的一端最远。在本实施方式中，调节器包括位于轴402的一端和第二轴承408的内滚道420上方的保持帽盖426。保持帽盖426可以通过螺栓432(如三个螺栓432)与轴402相连。

在保持帽盖426与轴402之间有一个或多个垫片434，垫片434通过螺栓432夹紧在保持帽盖426和轴402之间。可以通过增加或减少垫片434的数目，通过机械方法来调节内滚道的位置。这样一来，使用的垫片434的数目就可以用来调节保持帽盖426和轴402之间的间隙，从而调节预载荷。

第二轴承408的一个示例设定过程是最初使用过大的垫片434，将保持帽盖/板426夹紧在轴402上，并测量“末端浮动”。当轴承406、408不对轴402从产生任何作用力的时候会产生“末端浮动”，而当轴406、408刚好接触轴402但不对轴产生任何作用力的时候会产生“零末端浮动”。任何施加在轴上的力都被认为是预载荷。然后，可以移除所需数量的垫片424，以提供所需预载荷，而保持帽盖/板426重新夹紧在轴402上，由此固定余下的垫片434。之后可以对轴402在轴承架400中的扭矩进行检查，以确保轴承架提供所需预载荷。

可以理解的是，在一些实施方式中，垫片434和调节器418中的一个或全部都可以调节预载荷，但这两者都不是必须的。在其它实施 方式中，可以运用其它方法调节预载荷。

尽管扭矩值可以通过理论计算，但在本实用新型一些实施方式中，可以在轴承架400就位之前就确认实际扭矩值，并用在一系列组件上训练来确定扭矩值，这也是有利的。在一些例子中，可以计算圆锥滚子轴承和带有一定旋转的轴的末端浮动，可从任何方向加载轴，使得滚子可以位于外滚道内。在滚子不在轴上滑动，如某些特定锥角的情况下，这样的计算可以很有用。

在本实施方式中，轴还有进口428，进口428与通道430流体相连，通道430限定在轴402的表面上与内滚道420的内表面相邻的环形槽。当流体被泵送入进口428后将受迫沿着环形槽在轴承和轴之间流动，对内滚道420产生径向力，从而减小轴承408和轴402之间的接触摩擦。这可以被用来调整内滚道的位置，因此要轴向移动内滚道420只需要很小的力。

在一些实施方式中，乐泰(可以是厌氧粘合剂或类似材料)可以注入槽(如环形槽)中，从而设定并固定两个轴承之间的距离。乐泰可以被注入环形间隔中，填充缝隙，凝固后可以有效地提供类似过盈配合的作用。该特征对于轴承内滚道在轴上自由配合的实施方式尤其有用，这样一来在使用乐泰前便可以方便地进行调节。

对衬套404和/或圆锥滚子轴承416、424的角度(锥点)进行设计，使得在运行条件下、尤其是期望运行温度下的预载荷维持在预载荷值的范围内。也就是说，预载荷维持在低于最大值和高于最小值的范围内。

在评估轴承寿命时要进行轴承预载荷敏感度分析，以便为轴承架设定合适的预载荷或末端浮动。图2d示出了图2a中两个轴承的轴承预载荷敏感度分析结果示例。预载荷敏感度是在标定轴承架所连接的齿轮时所使用的等效动态载荷下计算的。其它轴承排布的预载荷敏感度的形式和幅值从广义看也是相同的，如图2d所示。可以理解的是，图2d只给出了一组曲线，该曲线被示出仅供比较用。

图2d的横轴为以微米为单位的预载荷，其中预载荷为负值则表 示末端浮动。纵轴表示轴承的寿命。带有菱形数据点的第一曲线450表示了左侧轴承在等效设计载荷下的轴承寿命对预载荷的曲线，带有方形数据点的第二曲线452表示了右侧轴承在等效设计载荷下的轴承寿命对预载荷曲线。

图2d中还给出了一条直的水平线454，表示了所需要的20年轴承寿命。可以施加在轴承对上而不导致失效的最大预载荷由竖直点划线456示出，其中一个轴承寿命不超过20年的最小预载荷由曲线450和452中首先与表示所需寿命的直线454的交点表示。

图2d中所示轴承对的最小预载荷为竖直点划线458。最小预载荷为零扭矩时必须施加在轴承上以确保轴承的等效径向载荷足以防止可能对轴承产生损坏的滑动或打滑产生的预载荷量。

在使用中，轴承排布可以经受零扭矩到最大扭矩之间的任何条件，或甚至以负扭矩运行一段可能为几秒钟的时间。因此将轴承排布的预载荷始终保持在预载荷最大值和最小值之间(如两条竖直线456、458所示)是非常重要的。两条竖直线456、458之间的水平区域表示了轴承安全操作的区间。

图2e给出了可达到的预载荷相对现有技术轴承排布的温度的敏感度分析，以及相对根据本实用新型实施方式的轴承排布的温度敏感度分析。图2e的分析是使用简化的模型得到的，该简化模型包括内部部件和外部部件各使用相同的材料和一致的温度，且内部部件和外部部件之间的温度差为20度。尽管只是用于演示目的，但这样的温度范围可以被认为是轴承架使用时可能处于的温度范围。数值如下表。

图2e中的附图标记460是由齿轮分隔开的面对面轴承排布。图2e中的附图标记462是在轴的一端彼此相邻的面对面轴承排布，代表类似于图1e中所示的现有技术实例的轴承。图2e中的附图标记464为在轴的一端处彼此相邻的背对背轴承，代表类似于图1f中所示的现有技术实例的轴承。从上表的值以及图2e中的图表可以看出，现有技术的轴承排布运行时需要的许用量比图2d和2e以及上述的预载荷值需用范围大，因此这些轴承失效的可能性更大。

附图标记为468、470、472的三个轴承排布均为根据本实用新型实施方式的背对背轴承排布，由齿轮隔开，锥点分隔不同。附图标记468代表了重合锥点，附图标记470代表分隔锥点，附图标记472代表重叠锥点。

上表第四列的值为计算得到的预载荷变化(其中正值表示预载荷增加)，第五列为假设的设定公差。尽管对现有技术的轴承排布和本实用新型的轴承排布使用了相同的假设公差，但可以理解本实用新型的一些实施方式中可能达到的公差值比现有技术中的低，因为预载荷可以在实验室条件下进行设定，或至少设定时的条件可以被认为是比轴承与外部齿轮连接时更为可控。表格的最后一列为温度敏感度和设定误差以及需要的最小许用预载荷的综合结果。

从图2e中可以看出，只有在本实用新型实施方式中附图标记468、470、472表示的预载荷范围才能实现在所需范围内的预载荷。在该例子中，所有其它的排布方式都会超出3倍以上。

图示不应当被看作为精确的实例，但所示的值能够体现每个现有 技术的排布方式所面对的主要困境。使用的80％和120％的锥顶分隔仅供示意用，不应当被视为限制性的例子。在一些实施方式中，锥角精确重合未必是最好的解决方法，更为详细的分析可能显示出稍微重叠或分隔开的锥角位置会对更大的操作条件范围给出更好的整体结果。

此处描述的实施方式可以在轴承使用时将轴承动态载荷维持在值的预定范围内，这可延长轴承的寿命。

在本实例中，限定该范围的下端的最小值是轴承载荷标定值的2％，原因是对于某些排布方式，这可以减小可能导致轴承失效的轴承滑动或打滑的概率。应当认识到，在其它的实施方式中可能需要不同的最小值来达到获得同样的结果。

在风机环境中，轴可以在接近零功率下运行，因此有时候轴承载荷为零。使用传统的轴承对(均为面对面和背对背)，预载荷敏感度会使轴承等效径向载荷无法维持在值的所需范围内。通过本实用新型的一种实施方式给出的一种解决方法是在轴承架中预载荷温度敏感度非常低的一组背对背轴承上施加轴向预载荷。这样就算齿轮箱中的功率为零，也依然可以维持最低载荷。

该范围的最大值可以由还能够实现轴承所需寿命的载荷量来限定。对给定的轴承可以通过之前介绍过的方法由目录值计算得到，或者可以通过经验确定。

在一些实施方式中，可以选择用来制造衬套404的材料和/或衬套404的尺寸和形状，以便使衬套具有也作为轴承架设计的一部分的轴向刚度，来设定轴承406、408的所需预载荷。例如，衬套404的任何柔性都可以吸收部分尺寸预载荷。衬套404上的任何窗口都可以被用来设定衬套404的整体轴向刚度。可以理解的是，衬套404的刚度应当足够高，以确保轴承406、408相对于轴402维持正确的位置，并对轴承406、408之间的载荷提供支持。

在一些实例中，由于轴发热导致轴承406和408之间的距离中的尺寸增大为400微米，然而增大超过100微米就会导致载荷达到位于 所需范围外的值。在这样的例子中，衬套404轴向刚度中的柔性就可以抵消一部分的尺寸增大，衬套也可以吸收否则可能施加在轴承406和408上的一部分力。

图3a示出可以与本实用新型实施方式的轴承架一起使用的齿轮箱箱体500和齿轮502的剖面图。

图3b示出与图3a中的齿轮箱的齿轮502连接的根据本实用新型实施方式的轴承架503。根据上述讨论，轴承架503的物理参数(可包括两个轴承512、514的轴向移位)已被设定，以便在轴承架503使用中向轴承512、514施加所需量的预载荷。

如参照图2所描述的，轴承架的物理参数可以在轴承架503与齿轮箱箱体500的齿轮502连接之前就进行调整。替代地，可以将轴承架503制造成其物理参数无需进行调整便可以提供所需量的预载荷。

图3c示出通过齿轮箱的衬套504、轴506、齿轮502以及轴承架503的齿轮510的剖面图。齿轮箱的齿轮502与轴506上的齿轮510通过衬套504中的三个窗口中的一个啮合，见图3b和3c。

图4示出根据本实用新型的另一实施方式的轴承架600。在本例中，第二轴承604的外滚道606直接安装到箱体(未显示)，而不在轴承架600的衬套602中。衬套602为第二轴承604提供轴向限制。这种实施方式有一个优点，轴承架600的直径可以减小，这使得轴承架600能够更方便地装入箱体中，从而使安装在轴上的齿轮可以与外部齿轮相互咬合。

图5a和5b示出根据本实用新型另一实施方式的轴承架700。在本实施方式中，轴承架的衬套704有多个内部管道/通道710，可供油或任何其它载热流体泵送通过。管道与温控器/热控器712通过管子716流体连接。热控器可以用来根据从处理器713收到的信号来控制温度。处理器713又接收来自和轴承架700相关联的传感器714的信号，并/或接收代表与轴承架700连接的齿轮箱产生的功率的信号715。

在一些实施方式中，传感器714可以包括一个或多个应变计，来测量轴承架的轴向载荷。一个或多个应变计可以与轴承架的衬套的腿 (也就是衬套窗口之间的部分)相连，用来测量轴向载荷。在使用多于一个传感器714(例如，需要至少三个传感器)的实例中，传感器可以围绕轴承架/衬套径向分布。

传感器714可以是温度传感器或机械传感器，可以确定正施加在轴承706、708中的一个或两个上的载荷。不管使用何种方式，处理器713均可以处理从传感器714接收到的信号，以确定轴承706、708上的载荷是否已经或可能过高或过低。

处理器713还可以使用与轴承架700连接的齿轮箱传递的功率715。功率715可以与从一个或多个传感器714接收到的数据结合使用。通过这种方法，处理器可以确定轴承正在承担的任何力是由于预载荷还是运行载荷所引起的。例如，如果应变计传感器714提供的数据指示通过衬套704的力很大，且产生的功率715的数据表示齿轮箱生成的功率为零，那么处理器713便可确定衬套(以及轴承)上承担的力完全是由预载荷而不是运行载荷引起的。相反地，如果产生的功率715的数据显示齿轮箱生成的功率很高，则处理器713便可以确定衬套所经受的力是由运行载荷和预载荷共同引起的。

在一些实例中，可以使用不同类型的传感器714来确定预载荷的水平是否合适。例如，应变计可以用来测量衬套704的窗口之间的腿上的力，而功率传感器则可以用来测量与轴承架连接的齿轮箱提供的扭矩。通过这种方法，应变计感测的值可以根据有关轴承架的轴是否正在转动的确认来解释。可以理解的是，有关轴承架的轴是否正在转动的确认可以使用从测量齿轮箱扭矩的传感器或从其它任何适用的传感器返回的数据而做出。

在本实施方式中，若确认轴承上的载荷过大，则处理器713使热控器通过管道710泵送温度比衬套704温度低的油，以便降低衬套704的温度。可以理解的是，当衬套704冷却时，它会收缩，因此使得轴承706、708施加到轴上的力减小。同理，如果轴承706、708上的预载荷过低，则可以通过管道710泵送温油来使得衬套704膨胀。

通过这种方法，来自轴承架700或与轴承架连接的部件(如轴 702)的反馈，以及/或来自相关联的齿轮箱的反馈(如齿轮箱的扭矩/功率)均可以在轴承架的使用过程中被用来调节轴承706、708的预载荷。这可以用来确保轴承的预载荷不超过或低于导致失效的阈值。

在其它实施方式中，可以使用任何温控器(包括电加热器)来控制轴承架的运行温度。在温控器是无法用来降低衬套温度的加热器的例子中，则在衬套的初始设计中，所需预载荷在衬套处于以人工方式获得高温时被提供。这样，加热器通常处于接通状态，来获得所需预载荷值。如果需要降低预载荷，则可以关闭加热器，以通过环境条件来有效地冷却衬套。相反，如果预载荷过低，则增加加热器的热输出，来使衬套膨胀。

可以理解的是，传感器可以用来监控温度、机械力/应力、或轴承架700的任何一个部件、轴702或与之相连的装置(如齿轮箱)的任何其它参数。传感器用来监控可以指示轴承706、708中的一个或全部上正承受的载荷的特征。

例如，齿轮箱可以被用于-30OC的运行温度下，温控器可以用来在齿轮箱预热到温度时的一段时间内提高轴承架的衬套的温度。可以配置轴承架的参数，来在轴承架直到运行温度而无需使用温控器时就能提供令人满意的预载荷。

图6a和6b示出根据本实用新型另一实施方式的轴承架700。图6a和6b分别示出轴承架700的侧剖视图和端面图。图6a和6b中轴承架700的和前述轴承架的特征相同的特征在这里不再参照图6a和6b详述。

在本实施方式中，轴承架700包含第一衬套部分702a和第二衬套部分702b，第一衬套部分702a和第二衬套部分702b可以以可拆分的方式连接在一起。当第一衬套部分702a和第二衬套部分702b连接在一起的时候，他们沿着轴708在纵向上邻接。第一衬套部分702a和第二衬套部分702b可以通过螺栓、花键或任何其它方法以可拆分的方式连接在一起。

第一衬套部分702a对第一轴承706提供径向和轴向支撑，而第 二衬套部分702b对第二轴承704提供轴向支撑。可以理解的是，在其它实施方式中，第二衬套部分702b也可以以类似图2a所示的方式对第二轴承704提供轴向和径向支撑。

第一衬套部分702a包括至少一个缝隙，连接到轴承架700的轴708上的齿轮710通过该缝隙暴露。在一些实例中，第二衬套部分702b可以包括至少一个缝隙，且第一衬套部分702a和第二衬套部分702b可以配置成使得它们在齿轮710和第一轴承706之间的位置处连接。

在其它实例中，第一衬套部分702a和第二衬套部分702b都可以包含缝隙的至少一部分，使第一衬套部分702a和第二衬套部分702b在缝隙端部之间的位置处连接。第一衬套部分702a和第二衬套部分702b可以沿着齿轮710部分长度的位置处连接。

提供这种由两部分组成的衬套排布，可以使比轴承704、706大的齿轮710安装在轴承704、706之间。也就是说，第一衬套部分702a可以安装在齿轮710上，然后第二衬套部分702b可以与第一衬套部分702a连接。通过这种方法，可以提供一种轴承架，其齿轮710的直径比轴承704、706大。

当轴承架700与外部齿轮(未示出)连接后，第一衬套部分702a和第二衬套部分702b可以彼此分开。这样可以使得第一衬套部分和轴安装在使用位置，由此将齿轮710与外部齿轮相连。在轮齿直径超过轴承704、706的实施方式中，可以无需将轴承架以一定角度插入，使得外部齿轮可以通过衬套702上的缝隙插置。在其它实施方式中，如果轮齿不延伸超出轴承，则当齿轮架在使用位置连接到齿轮箱时可以使轴承架以相对于轴承架的纵向轴线一定角度被插入齿轮箱。

在一些实例中，第一衬套部分702a上的缝隙可以延伸到第一衬套部分702a和第二衬套部分702b的边界处。这使得第一衬套部分可以被安装在使用位置，从而将齿轮710连接到外部齿轮，无需使轴承架以一定角度插入以便外部齿轮可以通过衬套702上的缝隙插置。在本例中，第二衬套部分702b可以与第一衬套部分702a分开，第一衬套部分可以沿与轴708的轴线基本平行的方向插入齿轮箱中，然后第 二衬套部分702b可以与第一衬套部分702a连接。通过这样的方法安装轴承架可能有的优点是，壳体上用来安装轴承架的接入孔可以相对小，因为轴承架不再需要与使用位置成一定角度地插入。

第二轴承704的直径可以比衬套702的最大直径小。支撑第二轴承704的第二衬套部分702b的直径可以比衬套702的最大直径小。两个衬套部分702a和702b可以使得即将安装在齿轮箱中的轴承架的端部(对应第二轴承704的一个端部)的直径比位于轴承704、706之间的齿轮的直径小，其它实例可能难以做到或难以方便地做到这一点。

图6a和6b中的轴承架700在轴承架700的轴708上安装的齿轮710比较大的时候特别有优势，因为否则大齿轮需要在壳体上有较大的接入孔，来将轴承架700安装到外部齿轮。

本实用新型的一种实施方式可以被用于齿轮箱，或其它任何使用轴的装置。以风机为例，要提起风机机舱中的要替换的轴承架可能需要起重和提升设备。在本实用新型的一些实施方式中，要装配轴承架可以不需要从机舱提起整个齿轮箱。

与现有技术相比，此处描述的轴承架可以更方便地从轴上移除并替换。例如，用于风机齿轮箱中的轴承架可被移除并替换而无需机器来移除齿轮箱。另外，所需的对预载荷进行的任何调节可以在轴承架/轴不与齿轮箱连接的时候通过调节轴承架的一个或多个物理参数(如调节轴承架中两个轴承之间的距离)来方便地完成。以这种方式调节预载荷可以适应轴承架所面临的任何在进行理论计算/仿真时没有预测到的环境变化。

可以理解，此处描述的轴承架不局限于轴承架中的齿轮齿数或齿轮的大小。在一些实施方式中，可以按照使用需要用不同的齿轮替换轴承架的齿轮，或者使用不同齿轮轴承架也能同样工作。轴承架的轴上可能有不止一个齿轮。可能需要不同齿轮的一个例子是在海上和岸上风机中。轴承架的其它部件可能不需要按照不同的用途来更改，因为衬套可能可以适用于不同尺寸的齿轮。

在此处描述的一些实施方式中，可以使用标准轴承角，因为轴承架提供的所需预载荷可以如上所述地进行控制/调整，而无需改变轴承的角度。由于无需特别定制有所需角度的圆锥滚子轴承，这种方法可以降低组装成本。

本实用新型的一种或多种实施方式可能提供的优点可以包括为轴承排布在运行时获得中性的预载荷温度特征，使得轴向尺寸变化抵消径向尺寸变化带来的影响。可以控制衬套的轴向刚度，以便在轴向预载荷发生变化的时候获得较小的预载荷力变化。轴承架可以使用基准设定方法来设定预载荷，尤其是用来在使用时将轴承的动态等效载荷控制在值的范围内。轴承架可以有一个或多个窗口，使齿轮通过轴承架啮合，在一些实施方式中，窗口可以被用来控制轴承架衬套的刚度。

此处描述的实施方式尤其适用于风机齿轮箱的条件。在这样的条件下，轴承应当设计成至少能够运行20年，而轴的转速很高，则寿命可以达到104百万转。因此C/P比例(在计算滚子轴承寿命的公式中讨论过)应当足够高，以达到所需轴承寿命。另外，由于风力情况的变化，齿轮箱运行时的扭矩经常只是额定扭矩的很小部分，而风速波动的时候轴可能经历快速加速。在现有技术中，一些轴承排布的设计无法满足轴承上的载荷不低于额定容量的2％或用来降低轴承滑动或打滑的风险的任何其它值的要求。此处描述的轴承架对于高温、高速、高变化的轴来说可以尤为适用。

此处描述的一种或多种实施方式可以将轴承设计成，通过在轴承架与轴分开的时候调节轴承排布和/或衬套的尺寸特征，使其安装在轴上使用时的载荷/预载荷可以被精确调整。在一些实施方式中，还可以考虑轴使用时的温度的实际测量值，而不采用理论值。

在一些实施方式中，安装在衬套中的单个隔开的背对背轴承便足够为轴承承担并提供轴向载荷和径向载荷。可能不需要轴上另一处的另一个轴承(如圆柱滚子轴承)来承担径向载荷。在这种情况下，可以确保载荷在轴承之间是基本均匀分布的。

Claims (17)

1.一种用于风机的可旋转轴的轴承架，所述轴承架包括：

轴；

与所述轴连接的背对背排布的圆锥滚子轴承排布，包括：

包含第一外滚道、第一内滚道和多个圆锥滚子的第一轴承；和

包含第二外滚道、第二内滚道和多个圆锥滚子的第二轴承；

定位于所述轴上且位于所述第一轴承和所述第二轴承之间的齿轮；和

其特征是，所述轴承架还包括用以支撑所述第一轴承和所述第二轴承之间的轴向载荷的衬套，所述衬套具有一个或多个缝隙，使得所述齿轮能够暴露而与外部齿轮连接。

2.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述第一轴承和所述第二轴承之间的轴向距离能够被调节。

3.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述齿轮不由所述衬套支撑。

4.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述背对背轴承排布为隔开的背对背轴承排布。

5.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述背对背轴承排布使用标准轴承角。

6.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是还包括用来在所述轴承架在使用中时调节所述衬套的温度的温控器。

7.根据权利要求6所述的轴承架，其特征是，所述衬套包括一个或多个通道，所述一个或多个通道用来接收油或任何其它载热流体，所述一个或多个通道与所述温控器流体连接。

8.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是还包括穿过所述轴的通道，所述通道通向位于所述轴和所述第一轴承或所述第二轴承的所述内滚道之间的槽，所述槽能够通过所述通道接收油、液体或乐泰， 使得所述第一轴承和所述第二轴承的相对位置能够被调整。

9.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述轴是高速旋转轴。

10.根据权利要求1所述的轴承架，其特征是，所述衬套包含第一衬套部分和第二衬套部分，所述第一衬套部分和所述第二衬套部分以可分离的方式连接在一起。

11.根据权利要求10所述的轴承架，其特征是，所述第一衬套部分和所述第二衬套部分在连接在一起时沿着所述轴在纵向上彼此相邻。

12.根据权利要求10所述的轴承架，其特征是，所述第一衬套部分支撑第一轴承，而所述第二衬套部分支撑第二轴承。

13.根据权利要求10所述的轴承架，其特征是，所述第一衬套部分和/或第二衬套部分包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙使得所述齿轮能够暴露而与外部齿轮连接。

14.根据权利要求13所述的轴承架，其特征是，所述一个或多个缝隙延伸至所述第一衬套部分和/或所述第二衬套部分的远端。

15.一种用于风机的可旋转轴的轴承架，所述轴承架包括：

轴；

与所述轴连接的轴承排布，所述轴承排布包括第一轴承和第二轴承；

其特征是，所述轴承架还包括：

用来为所述第一轴承和所述第二轴承之间的轴向载荷提供支撑的衬套；以及

温控器，所述温控器能够调节所述衬套的温度，以调节所述第一轴承和所述第二轴承之间的所述轴向载荷。

16.一种装配有根据权利要求1-14中任一权利要求所述的轴承架的齿轮箱。

17.一种装配有根据权利要求1-14中任一权利要求所述的轴承架的风机。 

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