CN211288484U - 一种s形定位回转径结构的偏航轴承 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超大型、超精端的偏航轴承，具体是涉及一种S形定位回转径结构的偏航轴承，包括：外圈、内圈、设置于外圈与内圈之间的滚动体，所述滚动体形式为双排式设置于外圈内滚道与内圈外滚道之间；每排各滚动体之间设有隔离块；所述双排滚动体沿轴向相邻的两个滚动体之间的截面形成S形定位回转结构且两滚动体轴向中心点连线为交错平行设计；滚动体S形定位回转径结构，在实际受载的情况下，滚动体与滚道在原有负游隙的基础上达到了可变式预紧的效果。极大的降低了钢球与套圈之间产生的赫兹接触应力，减少单个滚动体承受载荷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超大型、超精端的偏航轴承，具体是涉及一种S形定位回转径结构的偏航轴承，主要应用于超大兆瓦陆地、沿海、漂浮式及海上风力发电机组上可变式预紧配与超柔性塔筒及极高机舱的偏航轴承。
背景技术
风力发电机组中偏航转盘轴承作为风力发电机机舱中最重要的专用轴承，其使用运转性能的优异、承载能力及寿命长短均关系到风力发电机的正常运行、发电效率等。由于配与的轴承尺寸较大，结构及受力复杂，对其设计生产的难度也相对较大，一般国内生产的偏航轴承性能和使用寿命都很难配套在超柔性塔筒及极高机舱的风力发电机机舱中。因此，适用于这类风力发电机的偏航轴承设计难点在于受载情况相比于普通风力发电机组更为复杂、恶劣，需要更超前的设计理念去克服。
以德国船级社风力发电机组认证规范（GL）及欧洲规范（ISO）为依据，结合超现代设计理论及分析方法，对超柔性塔筒及极高机舱的风力发电机组相匹配的偏航轴承进行相关型式试验和FEA理论计算，为超大型、超精密偏航轴承的设计与生产提供具有理论意义和工程使用价值。
目前风力发电机轴承有很大一部分依赖国外进口，且国外轴承价格高，供货周期长，制约着国内风力发电机整机企业的发展。
国内发展中超大型、超精密偏航轴承内部结构设计难点是未来发展趋势中的一项需要重点攻克难关。
发明内容
为了克服与超柔性塔筒及极高机舱的风力发电机组使用工况复杂、尺寸大、实际环境恶劣、卧式安装等问题，本实用新型提供了一种S形定位回转径可变式预紧配与超柔性塔筒及极高机舱的偏航轴承。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种S形定位回转径结构的偏航轴承，包括：外圈、内圈、设置于外圈与内圈之间的滚动体，所滚动体形式为双排式设置于外圈内滚道与内圈外滚道之间；每排各滚动体之间设有隔离块；所述双排滚动体沿轴向相邻的两个滚动体之间的截面形成S形定位回转结构且两滚动体轴向中心点连线为交错平行设计；
进一步的，位于外圈与内圈接触的两端面之间还分别设有密封圈，保证轴承内部滚动体的防尘，避免油脂进入；
进一步的，所述的双排式滚动体按轴承轴向方向为基准，分成第一排滚动体和第二排滚动体，所述第一排滚动体与外圈、内圈之间的滚道上分别设有油沟，两个所述油沟将内圈和外圈上滚道分割成四段结构；所述第二排滚动体与外圈、内圈之间的滚道上也分别设有油沟，两个所述油沟将内圈和外圈上滚道分割成四段结构；
与第一排滚动体接触的四段滚道中其中的两段滚道和与第二排滚动体接触的四段滚道中其中的两段滚道靠近于所述的S形定位回转结构位置；靠近于所述的S形定位回转结构位置的四段滚道分别为第一滚道、第二滚道、第三滚道和第四滚道；所述第一滚道靠近S形定位回转结构位置，第一滚道边缘至球心线段与水平线夹角大于S形定位回转径至球心线段与水平线夹角，即截断角大于90度；
所述第四滚道靠近S形定位回转结构位置，第四滚道边缘至球心线段与水平线夹角小于S形定位回转径至球心线段与水平线夹角，即截断角小于90度；
进一步的，采用上述结构的轴承的半包络角大于20度，即有效滚道长度角度的一半；
进一步的，采用上述结构的轴承的接触角为45度，即球心至滚道二分之一长度之间的连线与水平线的夹角；
采用上述结构的轴承相对于传统四点接触球结构，其截断角和半包络角数值更理想化，极大消除了受载后形成的切出角；
所述采用传统四点接触球结构的轴承，半包络角为20度左右，截断角为90度左右；
所述的切出角为发生边缘接触，半包络角超出截断角的部分。
本实用新型根据轴承承受的径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩的具体数值，经过计算与有限元分析，选取最合适的主参数，包括套圈壁厚，滚动体个数，滚道纵向厚度，接触角数值，半包络角数值，截断角数值，切出角数值，负游隙数值。
采用上述结构所带来的有益效果是：
滚动体S形定位回转径结构，在实际受载的情况下，滚动体与滚道在原有负游隙的基础上达到了可变式预紧的效果。极大的降低了钢球与套圈之间产生的赫兹接触应力，减少单个滚动体承受载荷；
滚动体S形定位回转径结构有效地应对了偏航轴承实际出现的倾翻现象，取消了传统的四点接触球同径设计，使轴承能够承受多方向的复杂交变载荷产生的应力，从极高机舱和超柔性塔筒传递给偏航轴承的应力更加均匀；
S形定位回转径受力分布形式呈S形方式，从极高机舱和超柔性塔筒传递给偏航轴承的载荷来看，强化了套圈强度，使每一列滚道与滚动体负游隙在倾翻作用下达到理论数值任意调整的效果；
可变式预紧结构，消除了传统四点接触球轴承的钢球承受高额倾覆力矩所传递的径向应力时引起的套圈变形；轴承达到的负游隙效果能为滚道受载后形成的边缘应力更低，截断角和半包络角数值更理想化，极大的消除了受载后形成的切出角，可通过建立FEA模型并有限元分析计算调整负游隙的数值；
本实用新型偏航轴承适用于2MW到10MW陆上低风速和大型海上风机以及漂浮式风机，在极高机舱、超柔性塔筒出现严重变形也能确保平稳运行；
滚道热处理淬火过程采用无软带扫描式机床淬火设备，可以应对多种分散可变式接触类型的滚道，大大提高了轴承内部滚道的可靠性；
使用高端的立磨设备，对滚道进行超精级的加工，保证滚道形状的同时确保加工出优异的粗糙度和波纹度，达到超大型、超精级的加工目的。
附图说明
图1为S形定位回转径可变式预紧偏航轴承装配结构图。
图2为S形定位回转径可变式预紧偏航轴承内部放大图。
图3为S形定位回转径可变式预紧偏航轴承截断角和半包络角结构图。
图中，01.外圈，02.内圈，04.滚动体，04-1、第一排滚动体、04-2、第二排滚动体、05、油沟、06隔离块，58密封圈、03.S形定位回转径、a、截断角、b、半包络角、c、接触角、d、接触椭圆投影、1、第一滚道、2、第二滚道、3、第三滚道、4、第四滚道。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-3所示，一种S形定位回转径结构的偏航轴承，包括：外圈01、内圈02、设置于外圈01与内圈02之间的滚动体04，所滚动体形式为双排式设置于外圈01内滚道与内圈02外滚道之间；每排各滚动体04之间设有隔离块06；所述双排滚动体沿轴向相邻的两个滚动体之间的截面形成S形定位回转结构且两滚动体04轴向中心点连线为交错平行设计；
进一步的，位于外圈01与内圈02接触的两端面之间还分别设有密封圈58，保证轴承内部滚动体04的防尘，避免油脂进入；
进一步的，所述的双排式滚动体按轴承轴向方向为基准，分成第一排滚动体04-1和第二排滚动体04-2，所述第一排滚动体04-1与外圈01、内圈02之间的滚道上分别设有油沟05，两个所述油沟05将内圈02和外圈01上滚道分割成四段结构；所述第二排滚动体04-2与外圈01、内圈02之间的滚道上也分别设有油沟05，两个所述油沟05将内圈02和外圈01上滚道分割成四段结构；
与第一排滚动体04-1接触的四段滚道中其中的两段滚道和与第二排滚动体04-2接触的四段滚道中其中的两段滚道靠近于所述的S形定位回转结构位置；靠近于所述的S形定位回转结构位置的四段滚道分别为第一滚道1、第二滚道2、第三滚道3和第四滚道4；所述第一滚道1靠近S形定位回转结构位置，第一滚道边缘至球心线段与水平线夹角大于S形定位回转径03至球心线段与水平线夹角，即截断角a大于90度；
所述第四滚道4靠近S形定位回转结构位置，第四滚道边缘至球心线段与水平线夹角小于S形定位回转径03至球心线段与水平线夹角，即截断角a小于90度；
进一步的，采用上述结构的轴承的半包络角b大于20度，即有效滚道长度角度的一半；
进一步的，采用上述结构的轴承的接触角c为45度，即球心至滚道二分之一长度之间的连线与水平线的夹角；
采用上述结构的轴承相对于传统四点接触球结构，其截断角和半包络角数值更理想化，极大消除了受载后形成的切出角。
上述结构中滚道外部的接触椭圆投影，由于负游隙可变比传统四点接触球接触面积大，根据计算可调整负游隙数值。
Claims (7)
1.一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于包括：外圈、内圈、设置于外圈与内圈之间的滚动体，所述滚动体形式为双排式设置于外圈内滚道与内圈外滚道之间；每排各滚动体之间设有隔离块；所述双排滚动体沿轴向相邻的两个滚动体之间的截面形成S形定位回转结构且两滚动体轴向中心点连线为交错平行设计。
2.根据权利要求1所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：位于外圈与内圈接触的两端面之间还分别设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：所述的双排式滚动体按轴承轴向方向为基准，分成第一排滚动体和第二排滚动体，所述第一排滚动体与外圈、内圈之间的滚道上分别设有油沟，两个所述油沟将内圈和外圈上滚道分割成四段结构；所述第二排滚动体与外圈、内圈之间的滚道上也分别设有油沟，两个所述油沟将内圈和外圈上滚道分割成四段结构。
4.根据权利要求3所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：与第一排滚动体接触的四段滚道中其中的两段滚道和与第二排滚动体接触的四段滚道中其中的两段滚道均靠近于所述的S形定位回转结构位置；靠近于所述的S形定位回转结构位置的四段滚道分别为第一滚道、第二滚道、第三滚道和第四滚道；所述第一滚道靠近S形定位回转结构位置，第一滚道边缘至球心线段与水平线夹角大于S形定位回转径至球心线段与水平线夹角，即截断角大于90度。
5.根据权利要求4所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：所述第四滚道靠近S形定位回转结构位置，第四滚道边缘至球心线段与水平线夹角小于S形定位回转径至球心线段与水平线夹角，即截断角小于90度。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：采用上述结构的轴承的半包络角大于20度；所述半包络角，即有效滚道长度角度的一半。
7.根据权利要求6所述的一种S形定位回转径结构的偏航轴承，其特征在于：采用所述S形定位回转径结构其受力分布形式呈S形方式。
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| CN110848267A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-02-28 | 瓦房店轴承集团国家轴承工程技术研究中心有限公司 | S形定位回转径结构的偏航轴承 |
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2019
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